芯東西（公眾號：aichip001）
文 | 心緣
在數據和應用爆炸的時代，傳統CPU不夠用了，異構計算開始走向主流。
面對愈發多樣化的計算需求，GPU、FPGA、ASIC，這些為CPU分擔繁雜計算任務的協處理器正飛速發展，不僅巨頭林立，也湧現出許多新的創業玩家。
杭州創企菲數科技便是其中之一。這家專注於FPGA異構計算加速方案的創業公司，在過去三年間營收連年翻倍，去年全年營收規模超過千萬元，達到基本的盈虧平衡狀態，今年前5個月的銷售額已超過去年全年。
菲數科技聯合創始人兼CEO王文華是一位曾在國際通信公司UT斯達康擔任研發崗位十多年的資深FPGA技術專家，UT斯達康曾因推出風靡大江南北的小靈通而名噪一時。早在五年前，王文華已經預判FPGA異構計算的發展潛能，並毅然選擇創業。
近日，芯東西與王文華進行了一場深入對話，這位FPGA研發老兵不僅分享了關於FPGA發展的獨到見解，也回顧了創業路上的風雨，以及他們如何承壓前行，如何守得雲開見月明。
▲菲數科技CEO王文華
一、浙大校友投緣創業，抓住異構計算新風口
研究機構MRFR的數據顯示，2019年全球FPGA市場規模約為69億美元，預計2025年，這一數字將攀升至125億美元。
現場可編程門陣列（FPGA）的一大特點是可編程，相比專用計算芯片（ASIC），它更加靈活，上市時間更短，在小批量落地時成本更低，尤其適用於尚不成熟、快速變化的應用。
憑藉高度並行、高吞吐量、可編程、低功耗等特點，FPGA正日益成為數據中心及邊緣計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於做FPGA異構計算加速的時候，這一加速方案在數據中心的成功典例還相對稀少。
當時已是王文華在UT斯達康工作的第十二年，時任FPGA研發總監的王文華考慮離職創業。
點燃創業想法的有兩把火。
第一把火是微軟的成功嘗試。2014年，微軟發表第一篇用FPGA在數據中心做加速Bing搜索引擎的論文，並很快將這一加速方案推廣至其整個數據中心。
微軟用FPGA所實現的加速效果非常好，單機大約有十幾倍的提升，做整體的系統改造後，性能提升一倍，而系統費用下降為原來的一半。在研究微軟的論文及案例後，王文華判斷，FPGA異構計算方案在數據中心擁有廣闊的發展空間。
第二把火是英特爾的重資收購。2015年6月，英特爾宣佈擬以約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域。
據說僅在2016年那一年，硅谷新成立的初創公司中，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領域，國內阿里、騰訊都開始大力招攬FPGA開發人才。
微軟的嘗試和英特爾的加註，令王文華心中萌發做FPGA異構計算的熱情，但這一方向與UT斯達康的定位不符。於是在2015年6月，王文華與其在UT斯達康的上司、時任UT研發總裁的徐衛根，聯手在杭州成立了菲數科技，名取自”飛速”的諧音，旨在專注在基於FPGA的異構加速方案。
▲從左至右依次是：菲數科技CTO肖昊、CEO王文華、董事長徐衛根
有緣的是，王文華、徐衛根、以及在2019年加入菲數科技任CTO的合肥工業大學教授兼博士生導師肖昊，都是浙大校友。
王文華本科畢業於武漢大學，碩士畢業於浙江大學電力電子專業。徐衛根本科畢業於電子科技大學物理電子技術，後獲得浙江大學MBA碩士學位，曾在UT斯康達任職16年。
肖昊是浙大電子信息工程本科學士、復旦大學微電子學與固體電子學碩士、日本東京工業大學計算機工程博士及博士後，當前主要的研究方向有異構計算、AI芯片、信息安全芯片等。
王文華及其團隊將菲數科技主要定位於人工智能（AI）、網絡加速、加解密三個應用領域，既為阿里雲、金山雲、浪潮等知名企業提供配套的解決方案，也與眾多的AI公司、研究所合作開發了軟硬件一體化的邊緣計算項目。
從最初六七人發展至今，這家公司的團隊規模已達到30餘人，管理及研發團隊來自UT斯達康、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開發經驗。
當前，菲數科技是國內主流的FPGA異構加速領域供應商之一，是全球兩大FPGA巨頭賽靈思和英特爾原廠支持的開發合作伙伴，可提供從全系列FPGA硬件平臺、開發設計環境到FPGA設計及相關驅動的整套應用計算加速一體化方案 ，來提高客戶開發效率。
二、跨越低谷，方見日出
對於一家芯片創業公司來說，落地不是件容易推進的事。
創業初期，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2018年經歷的低谷。
原本借勢微軟、英特爾等一眾巨頭催火的FPGA熱度，菲數科技在2017年7月順利拿到由中科創星領投的第一筆數千萬元天使輪融資。
然而到2018年，FPGA熱度開始降溫，因為FPGA開發門檻較高，打磨一個好產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。
菲數科技也陷入了融資和推廣的雙重窘境。
在王文華的印象裡，當時菲數科技在推數據中心的AI加速方案，整個算力開發和測試都完成了，最後的性能表現也全部達到客戶所提的要求，相較當時主流GPU亦是略有提升。但即使這樣，菲數科技還是沒能拿到訂單。
因為在雲端加速場景中，芯片創業要想與GPU巨頭英偉達抗衡，實在太難了。
▲CPU/GPU/FPGA/ASIC之間的區別
GPU和FPGA的體系架構不同，GPU更適合做大批量同構數據的處理，而FPGA更適合做需要低延時的流式處理，此前英偉達GPU是AI領域的主流加速引擎，使用更方便，生態也更完善，隨便找個做軟件的碩士，幾乎都會用CUDA。
而由於FPGA開發設計門檻較高、適配軟硬件工具鏈還不完善等因素，許多企業都缺乏專業的FPGA人才。
這一年，菲數科技的團隊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。
好在曙光離得不算太遠。
在堅持FPGA+雲方向的同時，另一條嵌入式AI的方向成為支撐這家初創公司向前行進的重要支柱。
2019年，菲數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營收，達到了基本的盈虧平衡狀態，預計2020年繼續達成年營收翻倍的目標。
在嵌入式AI方向，菲數提供從視頻輸入到推理結果處理、無需CPU參與的全套RTL級嵌入式解決方案，支持多種深度學習算法加速，算力逼近理論算力，王文華介紹說，這類產品已經成熟穩定。
在數據中心場景的一個智慧城市項目中，菲數提供的FPGA異構計算硬件平臺，幫助A公司承建的交警平臺實現CNN特定神經網絡拓撲的計算加速。當環境溫度超過40度，FPGA工作頻率在600MHz時，依然可以穩定可靠工作。
▲菲數科技FPGA加速板卡
迄今為止，菲數科技的硬件加速板卡已經獲得了阿里、浪潮、金山雲等多個大客戶的認可並批量應用，其FPGA加速解決方案已覆蓋網絡加速、網絡安全、人工智能等多個領域。
尤其在人工智能領域、CNN神經網絡計算，其基於FPGA的加速方案，核心模塊工作頻率已經接近了理論工作頻率，資源利用率也達到了80%。
“我明顯感覺到，我們的路在越走越寬，因為我們每做一個客戶，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。2020年上半年，合肥市創新投資產業基金和高新產業基金聯手投資菲數科技，菲數科技於3月份將母公司遷至合肥市高新區。
獲得新增融資後，除了繼續維持對AI加速的投入度外，王文華說，接下來，菲數科技會還將在加解密領域做更多投入，並計劃在合肥開展包括芯片在內的更多研發項目。
三、市場仍在培育期，亟待人才培養
數據中心芯片市場的快速擴容，驗證了王文華當年的預判。
根據市場分析機構Semico Research的預測，從2018年到2023年的5年間，數據中心加速器市場預計將從28.4億美元增長211.9億美元，其中FPGA預計將是年均增長率最高的細分市場。該機構另一預測數據顯示，AI領域中FPGA的市場規模有望在2023年達到52億美元。
2020年受資本寒冬和新冠肺炎疫情影響，許多行業的發展速度略有放緩，但新機會的萌芽也在破土而出。比如基於FPGA的智能網卡正得到更多的認可，有一批新的創業公司專注在做智能網卡的方向。
儘管在落地數據中心時曾經歷挫折，王文華仍然很看好未來FPGA在這一領域的獨特價值。
他認為，FPGA的可編程性，恰恰能適應正在快速迭代的算法、快速變化的應用，而隨著更多國內廠家認識到FPGA的優勢後，未來FPGA在數據中心的應用將有更廣闊的空間。
但他也提到，相對於CPU、GPU這些知名度更高的芯片領域來說，國內FPGA人才儲備比較欠缺。
“國內的團隊確實是比較弱一些，而且集中在老通信公司那裡，如華為、中興、UT等。人少就造成整個生態等各方面都會受限制，所以這方面我覺得國家還是應該花一些力氣，給企業一些傾向性的政策。”王文華說。
在他看來，如果僅是聽聽課，或者做個短期培訓，意義不是很大，要成為合格的FPGA工程師，離不開實際的項目實踐。
“像我們公司，培養一個合格的工程師，差不多一到三年。”王文華說，FPGA工程師培養遠比軟件工程師慢，因為FPGA設計非常複雜，需考慮因素也更多，”使用頻率、資源、功耗等都要考慮。”
結語：國產FPGA生態亟待擴容
在我國，FPGA的應用範疇非常廣泛，從深扎傳統的通信、工業、軍事、航空、汽車等場景，到與雲計算、人工智能、大數據、自動駕駛等新興技術的應用需求適配，FPGA的市場空間正明顯擴容。
一方面，國內FPGA設計公司們逐漸獲得更多的落地機會，一些頭部國產FPGA廠商的商用進程也在提速；但在市場欣欣向榮的另一面，卻是國產FPGA在高端市場缺乏競爭力、在國內約100億人民幣的FPGA民用市場中佔比僅約4%的殘酷現狀。
無論從市場前景還是自主可控的角度來看，發展自主創新的FPGA都勢在必行，除了突破技術瓶頸外，擴建生態、培育人才也是重頭戲。儘管當前國內外FPGA差距較大，王文華仍對國產FPGA的崛起抱有期待，他們也在推一些基於國產FPGA的產品或解決方案。
要想在未來市場競爭中站穩腳跟，在王文華看來，務實的態度、創新的技術和應用方向、適當的宣傳都會帶來一些機會，如果抓住這些機會，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加速發展的新階段，我們期待涉足FPGA領域的各類國產玩家，都能躋身發展的快車道，在市場中贏得更多的話語權。
