芯東西（公眾號：aichip001）
文 | 心緣
在數(shù)據(jù)和應(yīng)用爆炸的時代，傳統(tǒng)CPU不夠用了，異構(gòu)計(jì)算開始走向主流。
面對愈發(fā)多樣化的計(jì)算需求，GPU、FPGA、ASIC，這些為CPU分擔(dān)繁雜計(jì)算任務(wù)的協(xié)處理器正飛速發(fā)展，不僅巨頭林立，也涌現(xiàn)出許多新的創(chuàng)業(yè)玩家。
杭州創(chuàng)企菲數(shù)科技便是其中之一。這家專注于FPGA異構(gòu)計(jì)算加速方案的創(chuàng)業(yè)公司，在過去三年間營收連年翻倍，去年全年?duì)I收規(guī)模超過千萬元，達(dá)到基本的盈虧平衡狀態(tài)，今年前5個月的銷售額已超過去年全年。
菲數(shù)科技聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO王文華是一位曾在國際通信公司UT斯達(dá)康擔(dān)任研發(fā)崗位十多年的資深FPGA技術(shù)專家，UT斯達(dá)康曾因推出風(fēng)靡大江南北的小靈通而名噪一時。早在五年前，王文華已經(jīng)預(yù)判FPGA異構(gòu)計(jì)算的發(fā)展?jié)撃?，并毅然選擇創(chuàng)業(yè)。
近日，芯東西與王文華進(jìn)行了一場深入對話，這位FPGA研發(fā)老兵不僅分享了關(guān)于FPGA發(fā)展的獨(dú)到見解，也回顧了創(chuàng)業(yè)路上的風(fēng)雨，以及他們?nèi)绾纬袎呵靶?，如何守得云開見月明。
▲菲數(shù)科技CEO王文華
一、浙大校友投緣創(chuàng)業(yè)，抓住異構(gòu)計(jì)算新風(fēng)口
研究機(jī)構(gòu)MRFR的數(shù)據(jù)顯示，2019年全球FPGA市場規(guī)模約為69億美元，預(yù)計(jì)2025年，這一數(shù)字將攀升至125億美元。
現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）的一大特點(diǎn)是可編程，相比專用計(jì)算芯片（ASIC），它更加靈活，上市時間更短，在小批量落地時成本更低，尤其適用于尚不成熟、快速變化的應(yīng)用。
憑借高度并行、高吞吐量、可編程、低功耗等特點(diǎn)，F(xiàn)PGA正日益成為數(shù)據(jù)中心及邊緣計(jì)算場景中降本增效的重要器件之一。
但如果回到五年前，也就是王文華決心專注于做FPGA異構(gòu)計(jì)算加速的時候，這一加速方案在數(shù)據(jù)中心的成功典例還相對稀少。
當(dāng)時已是王文華在UT斯達(dá)康工作的第十二年，時任FPGA研發(fā)總監(jiān)的王文華考慮離職創(chuàng)業(yè)。
點(diǎn)燃創(chuàng)業(yè)想法的有兩把火。
第一把火是微軟的成功嘗試。2014年，微軟發(fā)表第一篇用FPGA在數(shù)據(jù)中心做加速Bing搜索引擎的論文，并很快將這一加速方案推廣至其整個數(shù)據(jù)中心。
微軟用FPGA所實(shí)現(xiàn)的加速效果非常好，單機(jī)大約有十幾倍的提升，做整體的系統(tǒng)改造后，性能提升一倍，而系統(tǒng)費(fèi)用下降為原來的一半。在研究微軟的論文及案例后，王文華判斷，F(xiàn)PGA異構(gòu)計(jì)算方案在數(shù)據(jù)中心擁有廣闊的發(fā)展空間。
第二把火是英特爾的重資收購。2015年6月，英特爾宣布擬以約167億美元收購全球排名第二的FPGA公司Altera，此舉將更多人的目光吸引到這一誕生三十多年尚且不溫不火的領(lǐng)域。
據(jù)說僅在2016年那一年，硅谷新成立的初創(chuàng)公司中，有50%均涉及FPGA。除了微軟外，蘋果、谷歌、亞馬遜等科技巨頭均紛紛投入FPGA領(lǐng)域，國內(nèi)阿里、騰訊都開始大力招攬F(tuán)PGA開發(fā)人才。
微軟的嘗試和英特爾的加注，令王文華心中萌發(fā)做FPGA異構(gòu)計(jì)算的熱情，但這一方向與UT斯達(dá)康的定位不符。于是在2015年6月，王文華與其在UT斯達(dá)康的上司、時任UT研發(fā)總裁的徐衛(wèi)根，聯(lián)手在杭州成立了菲數(shù)科技，名取自”飛速”的諧音，旨在專注在基于FPGA的異構(gòu)加速方案。
▲從左至右依次是：菲數(shù)科技CTO肖昊、CEO王文華、董事長徐衛(wèi)根
有緣的是，王文華、徐衛(wèi)根、以及在2019年加入菲數(shù)科技任CTO的合肥工業(yè)大學(xué)教授兼博士生導(dǎo)師肖昊，都是浙大校友。
王文華本科畢業(yè)于武漢大學(xué)，碩士畢業(yè)于浙江大學(xué)電力電子專業(yè)。徐衛(wèi)根本科畢業(yè)于電子科技大學(xué)物理電子技術(shù)，后獲得浙江大學(xué)MBA碩士學(xué)位，曾在UT斯康達(dá)任職16年。
肖昊是浙大電子信息工程本科學(xué)士、復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)與固體電子學(xué)碩士、日本東京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)工程博士及博士后，當(dāng)前主要的研究方向有異構(gòu)計(jì)算、AI芯片、信息安全芯片等。
王文華及其團(tuán)隊(duì)將菲數(shù)科技主要定位于人工智能（AI）、網(wǎng)絡(luò)加速、加解密三個應(yīng)用領(lǐng)域，既為阿里云、金山云、浪潮等知名企業(yè)提供配套的解決方案，也與眾多的AI公司、研究所合作開發(fā)了軟硬件一體化的邊緣計(jì)算項(xiàng)目。
從最初六七人發(fā)展至今，這家公司的團(tuán)隊(duì)規(guī)模已達(dá)到30余人，管理及研發(fā)團(tuán)隊(duì)來自UT斯達(dá)康、華為、大華、三星、諾基亞等公司，核心成員具有5-10年以上的FPGA開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。
當(dāng)前，菲數(shù)科技是國內(nèi)主流的FPGA異構(gòu)加速領(lǐng)域供應(yīng)商之一，是全球兩大FPGA巨頭賽靈思和英特爾原廠支持的開發(fā)合作伙伴，可提供從全系列FPGA硬件平臺、開發(fā)設(shè)計(jì)環(huán)境到FPGA設(shè)計(jì)及相關(guān)驅(qū)動的整套應(yīng)用計(jì)算加速一體化方案，來提高客戶開發(fā)效率。
二、跨越低谷，方見日出
對于一家芯片創(chuàng)業(yè)公司來說，落地不是件容易推進(jìn)的事。
創(chuàng)業(yè)初期，來自各方面的壓力如亂箭般從四面八方射向王文華，客戶、股東、投資人的話，好聽的、不好聽的，王文華都聽了個遍。
但最難熬的，要數(shù)2018年經(jīng)歷的低谷。
原本借勢微軟、英特爾等一眾巨頭催火的FPGA熱度，菲數(shù)科技在2017年7月順利拿到由中科創(chuàng)星領(lǐng)投的第一筆數(shù)千萬元天使輪融資。
然而到2018年，F(xiàn)PGA熱度開始降溫，因?yàn)镕PGA開發(fā)門檻較高，打磨一個好產(chǎn)品至少需要一到兩年，有些耗不起或沒做出成績的公司選擇改換方向。
菲數(shù)科技也陷入了融資和推廣的雙重窘境。
在王文華的印象里，當(dāng)時菲數(shù)科技在推數(shù)據(jù)中心的AI加速方案，整個算力開發(fā)和測試都完成了，最后的性能表現(xiàn)也全部達(dá)到客戶所提的要求，相較當(dāng)時主流GPU亦是略有提升。但即使這樣，菲數(shù)科技還是沒能拿到訂單。
因?yàn)樵谠贫思铀賵鼍爸?，芯片?chuàng)業(yè)要想與GPU巨頭英偉達(dá)抗衡，實(shí)在太難了。
▲CPU/GPU/FPGA/ASIC之間的區(qū)別
GPU和FPGA的體系架構(gòu)不同，GPU更適合做大批量同構(gòu)數(shù)據(jù)的處理，而FPGA更適合做需要低延時的流式處理，此前英偉達(dá)GPU是AI領(lǐng)域的主流加速引擎，使用更方便，生態(tài)也更完善，隨便找個做軟件的碩士，幾乎都會用CUDA。
而由于FPGA開發(fā)設(shè)計(jì)門檻較高、適配軟硬件工具鏈還不完善等因素，許多企業(yè)都缺乏專業(yè)的FPGA人才。
這一年，菲數(shù)科技的團(tuán)隊(duì)在好幾家公司推這個方案，都沒有落地，自籌了一筆資金，才度過難關(guān)。
好在曙光離得不算太遠(yuǎn)。
在堅(jiān)持FPGA+云方向的同時，另一條嵌入式AI的方向成為支撐這家初創(chuàng)公司向前行進(jìn)的重要支柱。
2019年，菲數(shù)科技蓄力打磨的嵌入式人工智能加速IP使其開始受益，獲得逾千萬元的全年?duì)I收，達(dá)到了基本的盈虧平衡狀態(tài)，預(yù)計(jì)2020年繼續(xù)達(dá)成年?duì)I收翻倍的目標(biāo)。
在嵌入式AI方向，菲數(shù)提供從視頻輸入到推理結(jié)果處理、無需CPU參與的全套RTL級嵌入式解決方案，支持多種深度學(xué)習(xí)算法加速，算力逼近理論算力，王文華介紹說，這類產(chǎn)品已經(jīng)成熟穩(wěn)定。
在數(shù)據(jù)中心場景的一個智慧城市項(xiàng)目中，菲數(shù)提供的FPGA異構(gòu)計(jì)算硬件平臺，幫助A公司承建的交警平臺實(shí)現(xiàn)CNN特定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞挠?jì)算加速。當(dāng)環(huán)境溫度超過40度，FPGA工作頻率在600MHz時，依然可以穩(wěn)定可靠工作。
▲菲數(shù)科技FPGA加速板卡
迄今為止，菲數(shù)科技的硬件加速板卡已經(jīng)獲得了阿里、浪潮、金山云等多個大客戶的認(rèn)可并批量應(yīng)用，其FPGA加速解決方案已覆蓋網(wǎng)絡(luò)加速、網(wǎng)絡(luò)安全、人工智能等多個領(lǐng)域。
尤其在人工智能領(lǐng)域、CNN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算，其基于FPGA的加速方案，核心模塊工作頻率已經(jīng)接近了理論工作頻率，資源利用率也達(dá)到了80%。
“我明顯感覺到，我們的路在越走越寬，因?yàn)槲覀兠孔鲆粋€客戶，這個客戶就會成為我們的回頭客。”王文華說。
新一輪融資也順利推進(jìn)。2020年上半年，合肥市創(chuàng)新投資產(chǎn)業(yè)基金和高新產(chǎn)業(yè)基金聯(lián)手投資菲數(shù)科技，菲數(shù)科技于3月份將母公司遷至合肥市高新區(qū)。
獲得新增融資后，除了繼續(xù)維持對AI加速的投入度外，王文華說，接下來，菲數(shù)科技會還將在加解密領(lǐng)域做更多投入，并計(jì)劃在合肥開展包括芯片在內(nèi)的更多研發(fā)項(xiàng)目。
三、市場仍在培育期，亟待人才培養(yǎng)
數(shù)據(jù)中心芯片市場的快速擴(kuò)容，驗(yàn)證了王文華當(dāng)年的預(yù)判。
根據(jù)市場分析機(jī)構(gòu)Semico Research的預(yù)測，從2018年到2023年的5年間，數(shù)據(jù)中心加速器市場預(yù)計(jì)將從28.4億美元增長211.9億美元，其中FPGA預(yù)計(jì)將是年均增長率最高的細(xì)分市場。該機(jī)構(gòu)另一預(yù)測數(shù)據(jù)顯示，AI領(lǐng)域中FPGA的市場規(guī)模有望在2023年達(dá)到52億美元。
2020年受資本寒冬和新冠肺炎疫情影響，許多行業(yè)的發(fā)展速度略有放緩，但新機(jī)會的萌芽也在破土而出。比如基于FPGA的智能網(wǎng)卡正得到更多的認(rèn)可，有一批新的創(chuàng)業(yè)公司專注在做智能網(wǎng)卡的方向。
盡管在落地?cái)?shù)據(jù)中心時曾經(jīng)歷挫折，王文華仍然很看好未來FPGA在這一領(lǐng)域的獨(dú)特價值。
他認(rèn)為，FPGA的可編程性，恰恰能適應(yīng)正在快速迭代的算法、快速變化的應(yīng)用，而隨著更多國內(nèi)廠家認(rèn)識到FPGA的優(yōu)勢后，未來FPGA在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用將有更廣闊的空間。
但他也提到，相對于CPU、GPU這些知名度更高的芯片領(lǐng)域來說，國內(nèi)FPGA人才儲備比較欠缺。
“國內(nèi)的團(tuán)隊(duì)確實(shí)是比較弱一些，而且集中在老通信公司那里，如華為、中興、UT等。人少就造成整個生態(tài)等各方面都會受限制，所以這方面我覺得國家還是應(yīng)該花一些力氣，給企業(yè)一些傾向性的政策。”王文華說。
在他看來，如果僅是聽聽課，或者做個短期培訓(xùn)，意義不是很大，要成為合格的FPGA工程師，離不開實(shí)際的項(xiàng)目實(shí)踐。
“像我們公司，培養(yǎng)一個合格的工程師，差不多一到三年。”王文華說，F(xiàn)PGA工程師培養(yǎng)遠(yuǎn)比軟件工程師慢，因?yàn)镕PGA設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，需考慮因素也更多，”使用頻率、資源、功耗等都要考慮。”
結(jié)語：國產(chǎn)FPGA生態(tài)亟待擴(kuò)容
在我國，F(xiàn)PGA的應(yīng)用范疇非常廣泛，從深扎傳統(tǒng)的通信、工業(yè)、軍事、航空、汽車等場景，到與云計(jì)算、人工智能、大數(shù)據(jù)、自動駕駛等新興技術(shù)的應(yīng)用需求適配，F(xiàn)PGA的市場空間正明顯擴(kuò)容。
一方面，國內(nèi)FPGA設(shè)計(jì)公司們逐漸獲得更多的落地機(jī)會，一些頭部國產(chǎn)FPGA廠商的商用進(jìn)程也在提速；但在市場欣欣向榮的另一面，卻是國產(chǎn)FPGA在高端市場缺乏競爭力、在國內(nèi)約100億人民幣的FPGA民用市場中占比僅約4%的殘酷現(xiàn)狀。
無論從市場前景還是自主可控的角度來看，發(fā)展自主創(chuàng)新的FPGA都勢在必行，除了突破技術(shù)瓶頸外，擴(kuò)建生態(tài)、培育人才也是重頭戲。盡管當(dāng)前國內(nèi)外FPGA差距較大，王文華仍對國產(chǎn)FPGA的崛起抱有期待，他們也在推一些基于國產(chǎn)FPGA的產(chǎn)品或解決方案。
要想在未來市場競爭中站穩(wěn)腳跟，在王文華看來，務(wù)實(shí)的態(tài)度、創(chuàng)新的技術(shù)和應(yīng)用方向、適當(dāng)?shù)男麄?/strong>都會帶來一些機(jī)會，如果抓住這些機(jī)會，路將越走越寬，而公司能否長期生存下去，最終還要看做事的能力。
站在FPGA加速發(fā)展的新階段，我們期待涉足FPGA領(lǐng)域的各類國產(chǎn)玩家，都能躋身發(fā)展的快車道，在市場中贏得更多的話語權(quán)。
