FPGA（Field Programmable Gate Array，可編程門陣列）被稱為數(shù)字芯片領(lǐng)域的“[敏感詞]芯片”，它可以通過編程，組合成任意數(shù)字電路，可應(yīng)用到通信、人工智能、手機(jī)、航空等各個領(lǐng)域。FPGA作為專用集成電路領(lǐng)域中的一種半定制電路，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點。

同時，盡管FPGA賽道較小，但其利潤空間巨大。相比于CPU、GPU、ASIC等產(chǎn)品，F(xiàn)PGA芯片利潤率要更高。中低密度百萬門級、千萬門級FPGA芯片研發(fā)企業(yè)利潤率接近50%，高密度億門級FPGA芯片研發(fā)企業(yè)利潤率更是接近70%。

根據(jù)Gartner預(yù)測，到2025年，F(xiàn)PGA市場規(guī)模將逐漸上升至125.21億美元，年均復(fù)合增速約為11%。FPGA市場格局一直比較穩(wěn)定，龍頭賽靈思（市占率約為50%）與Altera（市占率約為30%）占據(jù)大多數(shù)市場，國產(chǎn)廠商市場份額和國產(chǎn)化率都不高，因此國產(chǎn)替代可能性極大，國產(chǎn)廠商仍然有很大發(fā)展和追趕空間。目前，中國FPGA企業(yè)主要有紫光同創(chuàng)、復(fù)旦微、高云半導(dǎo)體、安路科技、京微齊力、中科億海微、智多晶等企業(yè)。

國產(chǎn)FPGA逆流而上，正向設(shè)計加速突圍

來源：芯師爺

   正向設(shè)計加速突圍  
   
   

FPGA芯片屬于邏輯芯片，對制程的要求較高，從產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計到試產(chǎn)，一般需要花費 1-2 年的時間。2012年前，國內(nèi)FPGA主要是通過反向分析，來滿足特定的行業(yè)需求。2012年之后，國產(chǎn)正向設(shè)計FPGA公司逐漸出現(xiàn)成立。自2017年起，國產(chǎn)FPGA企業(yè)才從反向設(shè)計到正向設(shè)計全面過渡，至此中國FPGA正式邁入發(fā)展關(guān)鍵階段。在自主可控及國產(chǎn)替代的大趨勢之下，國產(chǎn)FPGA開始在國內(nèi)市場得到客戶認(rèn)可。

今年，在由芯師爺舉辦的硬核中國芯評選的采訪活動中，中科億海微就國產(chǎn)FPGA企業(yè)的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)等話題與芯師爺進(jìn)行了分享。

中科億海微副總裁蔡剛分享，中科億海微一直堅持正向設(shè)計的技術(shù)路線，具有十余年國產(chǎn)可編程邏輯芯片的研制經(jīng)驗。作為一家國產(chǎn)FPGA企業(yè)，中科億海微經(jīng)過近幾年的發(fā)展在產(chǎn)品和技術(shù)方面都取得了不錯的成果。最近幾年，中科億海微在器件工藝和芯片規(guī)模方面實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，器件工藝由130nm跨越到40nm，芯片規(guī)模由百萬門級跨越到了千萬門級。突破了千萬門級可編程邏輯芯片研制的關(guān)鍵技術(shù)，成功研制出1350萬門、450萬門和90萬門的可編程邏輯芯片系列產(chǎn)品，能夠滿足工業(yè)控制、加解密運算、接口協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)字信號處理等應(yīng)用領(lǐng)域的需求。

基于正向設(shè)計的技術(shù)優(yōu)勢，中科億海微團(tuán)隊具備提供嵌入式可編程電路IP核硬核的能力，可根據(jù)用戶需求對IP的資源類型、規(guī)模、形狀尺寸進(jìn)行定制化設(shè)計。同時推出嵌入式可編程電路IP核評估軟件，可在芯片設(shè)計前生成用戶所需器件，用戶可自行對器件進(jìn)行評估。嵌入式可編程電路IP核可為不同行業(yè)提供一種有效的“軟件定義芯片”的解決方案，能夠在降低系統(tǒng)升級成本的同時提升系統(tǒng)的性能。未來將在通信、人工智能、信息安全和數(shù)據(jù)中心等更新速度快、帶寬要求高的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大量應(yīng)用。目前公司在40nm工藝節(jié)點已能對外提供嵌入式可編程電路IP核技術(shù)服務(wù)，未來將在更多工藝節(jié)點上對外提供服務(wù)。

中科億海微已經(jīng)可以實現(xiàn)一部分可編程邏輯芯片的國產(chǎn)替代，隨著推出產(chǎn)品的不斷豐富，未來將會實現(xiàn)更多可編程邏輯芯片的國產(chǎn)替代。

   28nm全面追趕，F(xiàn)PGA逆流而上  
   
   

    問：      

2020 年國產(chǎn)28nm FPGA正式問世，28nm對國產(chǎn)FPGA究竟意味著什么？同時，這也引發(fā)了對行業(yè)的追問，我們離實現(xiàn)FPGA國產(chǎn)替代到底還有多遠(yuǎn)？

中科億海微副總裁蔡剛與芯師爺分享到，國外FPGA產(chǎn)品目前已發(fā)展到第三代，[敏感詞]代是普通的FPGA器件（包括45nm的6系列FPGA、28nm的7系列FPGA、20nm的UltraScale系列FPGA以及16nm的UltraScale+系列），第二代是嵌入處理器硬核的系統(tǒng)芯片（包括28nm的Zynq系列、16nm的Zynq UltraScale+ MPSoC和RFSoC系列），第三代是面向異構(gòu)運算的自適應(yīng)平臺（Versal ACAP系列）。

國產(chǎn)28nm FPGA 正式問世意味著國產(chǎn)FPGA達(dá)到了國外[敏感詞]代產(chǎn)品的中端水平，離真正的全面國產(chǎn)替代還存在著2.5代的代差。雖然差距還很大，但國內(nèi)近年來的發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，正在加速追趕，未來5~10年國內(nèi)FPGA的水平預(yù)計會達(dá)到與國外處于同一等級。雖然目前差距較大，但28nm FPGA的推出，使得能夠?qū)崿F(xiàn)FPGA國產(chǎn)替代的領(lǐng)域顯著增多。未來隨著更多高端國產(chǎn)FPGA的出現(xiàn)，F(xiàn)PGA國產(chǎn)替代的領(lǐng)域?qū)絹碓蕉唷?

   新賽道新機(jī)遇，研發(fā)人才最關(guān)鍵  
   
   

    問：      

新興的AI、5G通信、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛、云計算、邊緣計算、物聯(lián)網(wǎng)市場等，對FPGA的需求均在持續(xù)走高，F(xiàn)PGA企業(yè)如何把握市場機(jī)遇？

中科億海微副總裁蔡剛表示，F(xiàn)PGA企業(yè)要把握這些市場機(jī)遇需要做好以下幾個方面的工作：

     
   1、 與新興領(lǐng)域的系統(tǒng)集成廠商進(jìn)行緊密合作，深入了解行業(yè)的技術(shù)痛點，采用個性化的定制設(shè)計滿足新興行業(yè)的新需求；
     
   2、 FPGA企業(yè)需要在高端FPGA方面加大研發(fā)投入力度，不能緊限于滿足低端應(yīng)用的需求；      
   3、 與高校、研究所緊密合作培養(yǎng)FPGA方向的高端人才，解決人才“瓶頸”問題；      
   4、 加強(qiáng)設(shè)計、流片、封裝、測試和EDA工具等環(huán)節(jié)的技術(shù)研發(fā)力度，不能存在明顯短板，才能真正實現(xiàn)全面的FPGA國產(chǎn)替代。

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