FPGA云端技术提供商创业的商业分析

2016年底，亚马逊网络服务宣布将通过云交付模式提供高端XilinxFPGA服务，同时，国内云服务商腾讯云也宣布推出FPGA云服务器，使FPGA为数据中心提供云端服务引起热议。今天就关于FPGA的云端服务，以及技术提供商的商业机会做分析。这里所说的技术提供商指的是通过云服务商的云端平台，提供FPGA的软硬件技术，包括提供各种算法加速的模块IP，如深度学习的DNN库，为云服务使用者在各种算法，包括人工智能的算法模型方面提供云端加速服务。

自从Intel收购Altera以来，关于FPGA在数据中心的作用就一直引起注意。甚至Intel首席执行官Brian Krzanich在收购完成后曾宣布，到2020年，将有高达三分之一的云端服务提供商使用混合的CPU-FPGA服务器（配合Xeon服务器）节点。目前FPGA在很多方面都已经得到使用案例，包括加密、安全、基因组学、金融服务，以及一系列的机器学习应用，在大数据、高性能计算、人工智能等。尽管FPGA在双精度性能和总体价格上没有优势，但是FPGA也有GPU不能提供的优势，如并行性、低功耗等方面。

本文的分析主要采用传统的行业分析模型，主要是希望通过对各利益相关者的分析，把整个交易结构阐述清楚。

就行业内的竞争者而言，目前还不是很多，主要分为两类，一类是原来一直专注于FPGA的开发，在特定行业内已经积累多年经验的创业者；另一类是侧重算法，特别是随着深度学习的兴起，基于FPGA开发深度学习算法。就商业模式来看，就目前来说，由于国内的云服务商自身也有数据处理的业务，如腾讯、阿里等，有大量的互联网数据需要处理，FPGA技术提供商可以为他们提供软硬件的平台，包括FPGA硬件板卡，插入到他们的云端服务器中。当然FPGA技术提供商也可以提供FPGA IP，由云服务商提供硬件，FPGA技术提供商按照客户需求提供技术平台服务，客户可以按需提供付费的模式。交易方式可以多种，取决于整个结构及利益的平衡。目前来看，由于FPGA在编程上的问题，该领域进入的门槛相对较高，竞争者相对还比较少，目前各家都是针对一些云服务商提供特定领域的解决方案。

就供应商来说，FPGA芯片的提供商主要是两家，Xilinx和Intel的Altera。这两家一直就FPGA的可编程环境努力，目的是降低使用的门槛，推广FPGA在云端的应用。如Intel一直在增加对OpenCL开发环境的支持。同时，尚不确定的是Intel是否会就它的CPU与FPGA做进一步的绑定，如就Xeon-FPGA做单一封装混合，在硬件接口上、整个开发环境上做改变。同时，Xilinx也在积极地推进，包括针对云端服务提供可重配置加速堆栈，积极与一些FPGA技术提供商合作开发。FPGA芯片厂商的努力，有利于促进FPGA的应用，但同时也一定程度上拉低了门槛，因此，这是把双刃剑。

就云服务厂商来说，包括阿里巴巴、亚马逊、百度、Facebook、谷格、微软和腾讯这“超七大”数据中心，他们的身份是多重的。它们既是供应商，又是竞争对手，同时又是客户。它们可以提供云服务平台，与FPGA技术提供商合作，为云服务使用者提供更好的服务。同时，由于这些公司往往自己的业务也需要这样的服务，比如搜索业务，FPGA可以在某些方面提供更好的加速服务，因此可以作为客户。但同时，这些公司的研发能力很强，他们可以直接与FPGA芯片厂商合作，自己研发技术。所以，FPGA技术提供商在与他们合作时，先需要摸清这些厂商的发展策略，区别对待，因为毕竟每一家的战略重点是不一样的。有可能有些云服务厂商，在原来的云服务提供方面没有那么强，需要与第三方紧密合作，尽快推动FPGA的云服务，扩大自己的生态和应用范围，因为这也是他们超越竞争对手的好机会。但对FPGA技术提供商来说，通过与这些厂商的合作，尽快建立自己的技术能力和客户资源。同时，扩大与云服务使用者的联系，理解并满足他们的多样化的实际需求，才是可持续的。

就替代者而言，目前云服务的主流技术还是CPU+GPU的HPC计算。FPGA只是作为协处理器的角色，本身还有一些局限性。包括基本单元的计算能力有限，为了实现可重构特性，FPGA 内部有大量极细粒度的基本单元，但是每个单元的计算能力（主要依靠LUT 查找表）都远远低于CPU 和GPU 中的ALU模块。速度与功耗相对专用定制芯片（ASIC）仍然存在不小差距。FPGA 价格较为昂贵，在规模放量的情况下单块FPGA 的成本要远高于专用定制芯片。所以目前的观点认为，FPGA是异构计算里面一个很好的补充，有可能原来需要采购10块GPU，现在改为8块GPU加1块FPGA。但即便如此，由于整个市场在快速增长，也仍然是可观的。

就新进入者而言，起码到现在为止，由于FPGA的整个开发环境的复杂度，以及在算法、模型集成、优化方面仍然需要有较大的门槛，能够进来的厂商不多。但是随着FPGA芯片厂商、云服务厂商的不断推进、甚至部分开源，未来会不会把进入的门槛拉低，还有很大的不确定性。

就客户来说，刚才有提到很多的云服务厂商本身也是客户。但是基于FPGA的云服务，未来会有更多的客户，随着基于云端SaaS部署的全面推进，基于云服务的使用者会越来越多。而且大数据和人工智能的更广泛应用，对FPGA的使用场景会越来越广泛，而这正是FPGA技术提供商未来之所在。每个客户的需求不一样，比如图像压缩、ADAS、人脸识别、医疗、工业数据处理等，基于他们的需求，对FPGA内各功能单元的部署及划分、算法模型的设计等会有很大的不同。对FPGA技术提供商来说，如果云服务商限定在只提供硬件资源，或简单的通用服务内，那未来想象空间会非常大。当然这是整个格局反复博弈的结果。

综上所述，上图是针对刚才分析的雷达图。未来格局的走向，需要我们时刻保持关注。