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被投企业 | 与营销副总裁 Mark Oliver 一起深入了解 Efinix

Gobi Partners

2025-03-28

导读：Efinix（发音为“eff-finix”），这是一家总部位于加利福尼亚州库比蒂诺的小型 FPGA 供应商，由 Altera 校友 Sammy Cheung 和 Tony Ngai 于 2012 年创

FPGA 社区很小，如果不计算专注于国内市场的三四家中国供应商，FPGA 供应商的数量一只手就能数得过来。熟悉 FPGA 市场的人可能都知道 AMD（FPGA 公司，前身为 Xilinx）、Altera（FPGA 公司，前身为 Intel PSG，前身为 Altera）、Lattice Semiconductor 和 Microchip（通过收购 Microsemi 进入 FPGA 市场，Microsemi 是 FPGA 制造商 Actel 的原始买家）。

如果您是 FPGA 市场的真正学生，您可能听说过 Efinix（发音为“eff-finix”），这是一家总部位于加利福尼亚州库比蒂诺的FPGA 供应商，由 Altera 校友 Sammy Cheung 和 Tony Ngai 于 2012 年创立。

近期，Efinix的营销副总裁Mark Oliver接受了媒体采访。

首先，Oliver 讲述了 Efinix 的起源故事：

“我们大约在 12 年前开始创业。公司的两位创始人 Sammy Chung 和 Tony Ngai 都曾在 Altera 工作。Sammy 负责 Altera 的 HardCopy 计划。他们观察了 Altera 的所作所为以及 FPGA 的发展方向，然后对自己说，‘你知道吗？根据我们对 FPGA 行业的了解以及客户未来的需求，FPGA 不会成为主流，因为它们的功耗越来越大，体积越来越大，价格也越来越昂贵。随着时间的推移，我们看到系统正向边缘发展，走出数据中心。而 FPGA 则朝着相反的方向发展。’”

Chung 和 Ngai 注意到 Xilinx 和 Altera 越来越关注高端 FPGA，而忽视了中端和低端 FPGA。Lattice 发现了这一趋势，并利用这一趋势为自己谋利。Oliver 继续说道：

“所以，他们说要停下来。让我们重新开始，做更好的 FPGA，这样它们就可以成为它们应该成为的一切：快速上市、从原型到量产、低功耗、便宜但最终多功能和高效的平台。所以，他们创办了 Efinix，花了大约八年时间完善 XLR 单元，即“可交换逻辑和路由”单元 [这是 Efinix FPGA 的核心]。

Efinix XLR 单元可用作逻辑元件或路由元件。在某些情况下，它可以同时用作逻辑元件和路由元件。

“我们说 XLR 单元既可以用作逻辑，也可以用作路由，但实际上它是逻辑和路由，具体取决于您在逻辑单元中放入的内容。我们将这些 XLR 单元印在 [FPGA] 芯片上，因此……您最终会得到一个简单的 FPGA。XLR 单元使用标准 CMOS [制造] 技术。如果您需要路由，您可以将它们 [XLR 单元] 用作路由。如果您需要额外的逻辑，您可以将它们用作逻辑。因此，您最终会获得 100% 的利用率，或接近 100% 的利用率。

“有时，利用率实际上会超过 100%……我们会稍微多配置 FPGA，以防您的设计不合理，无法完美匹配。有些情况下确实如此。如果 [您的设计填满了 FPGA]，而我们仍有剩余的 [XLR 单元]，我们会让您使用它们。在现实世界中，我们的客户使用我们的 FPGA 的比例超过 100%。”

由 SMIC 生产的 Trion 系列成为 Efinix 的首个 FPGA 产品线。XLR 单元的开发意味着 Efinix 可以大大减少对布线轨道的需求，并能够使用传统的 CMOS 处理，金属层比高端 FPGA 所需的少得多。Trion FPGA 基于 SMIC 的 40nm 平面工艺技术构建，逻辑密度范围为 4K 至 120K 个逻辑元件 (LE)。在我看来，Trion 系列的成员看起来像是回归了 20 世纪 90 年代或 21 世纪初的 FPGA 架构。它们集成了板载可编程逻辑、嵌入式内存块、18×18 位乘法器、各种简单的 I/O 端口以及用于 DDR3、LPDDR3 和 LPDDR2 SDRAM 的嵌入式内存控制器。这些首批 Efinix FPGA 缺少的是高速 SerDes 收发器和强化 IP 块，例如 PCIe 控制器和微处理器内核。

随后，Oliver 描述了 Efinix 下一步的进化计划：

“当我们回顾从 Trion 学到的东西时，我们稍微重新设计了 XLR 单元，以制造我们的后续 Titanium FPGA 产品。我们在 XLR 单元中添加了寄存器，使其稍微复杂一些，但它本质上是同一个单元。我们设计了一个更好的 DSP [具有 19×18 位整数乘法和 48 位加法/减法]，它更有能力执行 AI 等任务。DSP 是可分割的，数学运算能力更强，因此效率更高。

“Titanium FPGA 采用台积电的 16nm 工艺制造，因此我们将制造业务从中国转移到台湾。由于 Titanium FPGA 是 16nm 设备，因此性能更高，运行功耗更低。Trion 系列仍然是我们的主力产品，可能占我们收入的 60% 或 65%，但目前 Titanium 系列获得了许多设计胜利，因此产品比例开始向 Titanium 倾斜。我们的最新产品 Titanium 375 具有高速 SerDes 端口，这是一个 16Gbps SerDes，因此 Titanium 375 还具有强化的 PCIe Gen4 x4 控制器。我们将于 3 月中旬在德国嵌入式世界大会上演示这些部件。”

Efinix 于 2024 年发布了 Titanium 375 FPGA，并将在今年的 Embedded World 上进行展示。如果你想知道 Efinix 的 Titanium FPGA 在整体多供应商层次结构中处于什么位置，Oliver 说：

“我们与 [AMD] Kintex UltraScale Plus 等 [FPGA] 展开了激烈竞争，我们的性能基本相当。在我们的两种技术中采用类似的设计，我们的运行功耗只有后者的三分之一。因此，功耗显著降低，效率更高，成本却只有后者的一小部分。”

Efinix 向客户提供的软 IP 核之一是可配置的 RISC-V 处理器核。该公司做了一些市场调查，发现大约 90% 的客户将软核微处理器安装到 Efinix FPGA 上，因此合乎逻辑的下一步是在公司的 FPGA 中加入强化处理器内核。Titanium 系列中的几款 FPGA 都配备了强化的四核 RISC-V 处理器。然而，正如 Oliver 解释的那样，Efinix 采取了一种独特的方法将强化处理器内核添加到其 FPGA 中：

“我们将 CPU 的内部数学部分（包括 ALU 和寄存器）与外设分离开来。由于外设运行速度较低，因此它们在 [可编程逻辑] 结构中仍可配置……但数学部分（数字运算部分）已得到强化。因此，我们从处理器中获得了千兆赫的性能，而不是从软核中获得的 250 MHz。因此，这为我们提供了支持 Linux RTOS 的 FPGA 四核处理单元，但它很小，因为我们只强化了处理器的内核。它仍然是可配置的，外部所需的外设在结构中 [实现]。

“我们强化的 RISC-V 实现的妙处在于它有一个自定义指令集。并非所有 [RISC-V 处理器] 指令都已定义。有几条指令留给用户定义……例如，您有几乎无限的 FPGA 结构来实现自定义 ALU，用于 AI 等任务。”

作为 Tensilica 的宣传人员，我花了近十年的时间营销 ASIC 的可配置处理器内核，我比大多数人更了解用户可配置指令集的潜在优势，但 Oliver 能够提供一个具体的例子，其中可配置处理器内核和 FPGA 的可编程逻辑结构的混合可以显着提高性能：

“例如，我们的一位客户正在设计增强现实 (AR) 夜视镜，他们希望能够通过夜视镜识别人，在人周围画出必需的绿色方框，并在方框上贴上标签。他们找不到任何可行的解决方案，甚至连微控制器也找不到，微控制器具有他们想要的低功耗和一般性能，但没有图像识别所需的 AI 功能。这家公司找到我们，问我们：‘你能为我们做什么？’我们花了一周时间在我们的 FPGA 上训练他们的 AI 模型，并为他们提供了满足其性能和功耗预算的解决方案。这实际上只花了一周的时间。所以，他们很满意。我们的解决方案让他们从实验室直接进入批量生产，并且具有成本效益和节能效果。”

随后，Oliver 提供了第二个具体的系统示例，该系统受益于针对 Titanium FPGA 中集成的 RISC-V 处理器的定制指令，该指令使用了 Efinix 使用基于 FPGA 的加速实现的 TinyML 机器学习平台：

“我们曾遇到过开发会议室扬声器系统的人，他们开发了带有 10 到 15 个麦克风的系统，他们来找我们说，‘我们喜欢 FPGA；你们能给我们的信号处理类型至关重要，这样我们就可以进行波束成形，并跟踪走到白板前的人们。所以，我喜欢这一切。我们的系统中有三个不同的微控制器和一大堆其他东西。你们没有碰这些，但你能用信号处理做什么？’我们回复说，‘好吧，我们可以进行信号处理，但我们还有一半的设备剩余。那么你为什么不给我们三个微控制器呢？我们也会把它们放进去。我们可以在软件中在 RISC-V [处理器] 上运行一个，顺便说一句，你提到的所有其他东西，请向我们展示那是什么。我们也会吸收这些。’我们做到了。客户减少了材料清单，并设法将系统上可安装的麦克风数量增加了近一倍。他们提高了系统性能并缩短了上市时间，因为我们只是从微控制器中吸收了该代码。”

出于类似的原因，Efinix 的 FPGA 似乎在工业自动化和机器视觉市场取得了成功。Oliver 详细阐述了客户的学习路径：

“我们几乎占据了工业相机市场，因为对于那些想要在网络边缘上占用极小空间、功耗低的产品的人来说，这是一个有吸引力的故事。每个人都会告诉我们同样的故事：‘首先，我们不相信你，但如果这是真的，我会使用你的 FPGA。给我一个开发套件。让我玩一下。’所以，我们确实给了他们一个开发套件，六个月后，他们说，‘好吧，我们再也不会回头了，但我们花了几周或一个月左右的时间才熟悉了你的工具。你的工具有点古怪，但一旦我们习惯了这些工具并开始使用它们，我们就爱上了它们。它们是工具最初应该设计的样子。”

这则轶事促使记者提出了另一个问题。记者从 Reddit 等社交媒体网站上的用户评论中了解到，用户确实发现 Efinix 工具与大型 FPGA 供应商（Altera、AMD、Lattice 和 Microchip）提供的 FPGA 开发工具有很大不同。Oliver 解释道：

“很久以前，当 Sammy 和 [Tony] 坐在某个非常小的壁橱里定义原始 FPGA 架构时，他们得出结论，将 FPGA 与其 pad ring 和所有 I/O 拼接在一起，使一切看起来像一个巨大的同质块的工具是适得其反的，因为它会消除您在重新使用内部结构方面的灵活性，例如，如果您想嵌入 FPGA。它会将您与 pad ring、I/O 和强化控制器绑定在一起，而您不一定想从第一天开始就锁定这些控制器。所以，他们说，‘让我们按照 ASIC 设计师进行设计流程的方式来做。让我们讨论芯片内部，在我们的例子中是结构，作为一个实体，然后让我们弄清楚如何将其和其他外围设备拼接到 PCB 中。’

“因此，我们有核心设计器和 I/O 设计器，它们之间可以相互通信。这使我们能够灵活地在结构中进行创新，而不受 I/O、强化控制器、DDR 接口、PCIe 控制器以及我们想要放入其中的所有其他东西的影响。这些工具的用户可以分别以团队形式进行开发。因此，进行 pad ring 创新的人可以与 PCB 设计师交流，并将整个系统整合在一起。为核心编写 HDL 的人可以独立工作。然后，我们将两者连接在一起，让这个信号进入这个 pad。

“如果外界有抱怨，那是因为你现在必须手动将核心缝合到焊盘环上。有些人不喜欢这样做，所以在我们工具的最新版本中，我们在某种程度上自动化了这个过程，以减轻一些痛苦。但是那些能够理解我们的方法并使用了几周或几个月工具的人最终会非常喜欢这种流程，因为他们可以隔离两个不同的设计问题并独立处理它们。我们认为这是一种更好的系统分区方法，而不是将设计视为一个大整体的工具，你必须事先考虑所有事情。”

Efinix 的设计工具与其他 FPGA 供应商的设计工具存在差异的原因之一可能是 Efinix 的工具开发是与多伦多大学联合进行的。如果大学式的工具开发让您感到困惑，请记住，Mead-Conway VLSI 设计方法源自 20 世纪 70 年代末加州理工学院的 Carver Mead 和施乐 PARC 的 Lynn Conway 之间的合作，这种方法继续影响着我们设计 ASIC 和 ASSP 的方式。

最后，记者向 Oliver 询问了 Efinix 的计划。这时，他变得有些谨慎：

“因此，我们谈到了 Trion，它是一种概念验证主力产品。然后我们谈到了 Titanium，这是我们来自台积电的更高性能的 16nm 系列。我们开始销售 Titanium FPGA，很多客户回来告诉我们，‘喜欢它。喜欢 Titanium。但我们不一定需要 PCIe Gen4 x4 [接口]，我们也不想为此付费。PCIe Gen3 就可以了。因此，我们推出了 Topaz 系列，它介于 Trion 和 Titanium 之间。Topaz 充分利用了 Titanium 架构，但它针对成本进行了优化。

“Topaz 系列为人们提供了性能几乎相同的低成本版本的 Titanium FPGA。虽然不完全一样，但差不多。这有助于人们使用开箱即用的 Topaz 系列产品将其主流应用推向市场。它不会给 AR 眼镜和工业相机带来 Titanium 的成本负担，但它为人们提供了使用 FPGA 将产品推向市场所需的性能。这就是目标……

“在某个时候，我不会告诉你什么时候，你会看到我们用更好、更高效、性能更高的设备充实 Titanium 系列。架构将逐步调整。更有远见的人说 16nm 现在很酷，但几年后，它绝对不会很酷。那么，哪个工艺节点将成为主流节点？

“嗯，可能是 4、5 或 7 纳米。它与哪家晶圆厂合作？我们让人们关注这一点，如果你选择其中之一，比如 5 纳米，它有可能为你提供性能更高、体积更小或功耗更低的产品，并让你有机会利用该工艺节点的一些优势进行创新。”

关于Efinix发展的答案，Oliver相信这将在未来几年揭晓。

编辑：戈壁创投内容组

内容：Steven Leibson、戈壁创投