5月底，據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，華為已儲(chǔ)備2年的美國(guó)關(guān)鍵芯片，尤其希望多儲(chǔ)備對(duì)5G基站至關(guān)重要的進(jìn)口FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列）。

頂著“萬(wàn)能芯片”美譽(yù)的FPGA，在2020年開(kāi)篇刷足了存在感，不僅是各大救命呼吸機(jī)的核心組件，也是5G、AI、大數(shù)據(jù)中心等熱門新基建項(xiàng)目的一個(gè)關(guān)鍵動(dòng)力源泉。

據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)MRFR統(tǒng)計(jì)，2019年全球FPGA市場(chǎng)規(guī)模約為69億美元，預(yù)計(jì)到2025年市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到125億美元。

一方面，我國(guó)5G新基建蒸蒸日上，推動(dòng)FPGA市場(chǎng)需求走高；另一方面，美國(guó)豎起的技術(shù)鐵幕，迫使國(guó)產(chǎn)FPGA力量加速成長(zhǎng)。

時(shí)代使然的多重因素交匯于同一賽道，在半導(dǎo)體自主替代的大潮中，“可用”已經(jīng)難以滿足市場(chǎng)對(duì)FPGA的需求，如不想被上游來(lái)自國(guó)外的枷鎖困住手腳，國(guó)產(chǎn)玩家必須具備敢與世界一流競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手扳手腕的雄心，以及扛住壓力攻關(guān)先進(jìn)技術(shù)的恒心。

在這場(chǎng)背負(fù)著振興國(guó)產(chǎn)FPGA的競(jìng)賽中，我們現(xiàn)有實(shí)力距離國(guó)際先進(jìn)水平還有多遠(yuǎn)？細(xì)數(shù)國(guó)內(nèi)FPGA八大主要玩家，誰(shuí)又最有希望沖在前列？

1、三十五載風(fēng)雨路，兩大美國(guó)寡頭壟斷FPGA江湖

上世紀(jì)80年代，Ross Freeman一個(gè)激進(jìn)的設(shè)想——讓芯片像一張白布，工程師可通過(guò)重新編程在其上添加功能，使其能適應(yīng)不斷變化的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格。

Freeman于1948年出生于密歇根州，21歲本科畢業(yè)于密歇根州立大學(xué)物理學(xué)，23年獲伊利諾伊大學(xué)碩士學(xué)位，30多歲時(shí)在Zilog的Components部門任工程總監(jiān)。

在周邊人眼中，F(xiàn)reeman的創(chuàng)新想法多少有些怪異。

那個(gè)時(shí)代，晶體管價(jià)值珍貴到堪比黃金，但Freeman的這一設(shè)想需要往一顆芯片上塞大量昂貴的晶體管，似乎與當(dāng)時(shí)的芯片主流觀念背道而馳。

其團(tuán)隊(duì)核心成員之一、后來(lái)成為賽靈思第八號(hào)雇員的Bill Carter曾回憶道：“當(dāng)他描述完FPGA的概念之后，我第一個(gè)念頭就是，瘋了！這是史上對(duì)晶體管最不靠譜的浪費(fèi)。”

不過(guò)，外部的質(zhì)疑并沒(méi)有將Freeman的創(chuàng)新想法扼殺于搖籃，懷揣著對(duì)摩爾定律的信仰，他說(shuō)服了自己當(dāng)時(shí)的領(lǐng)頭上司——Zilog副總裁兼微處理器部總經(jīng)理Bernard Vonderschmitt，共同創(chuàng)立全新的公司賽靈思（Xilinx）。

1985年，賽靈思推出全球第一款FPGA產(chǎn)品XC2064。當(dāng)時(shí)這個(gè)僅有不到1000個(gè)邏輯門數(shù)的創(chuàng)新可編程芯片，因?yàn)樯胁幻魑纳虡I(yè)落地前景，并沒(méi)得到業(yè)界主流的重視。

但正如Freeman所預(yù)料的，晶體管成本隨著時(shí)間的推移穩(wěn)步下降，這使得FPGA逐漸成為廣泛應(yīng)用中定制芯片的經(jīng)濟(jì)又靈活的替代品。

正是從此開(kāi)始，一個(gè)全新半導(dǎo)體帝國(guó)逐漸崛起，歷經(jīng)35年風(fēng)雨飄搖，正向一個(gè)百億美元市場(chǎng)發(fā)起沖刺，賽靈思更是連年主宰這一市場(chǎng)的半壁江山。

從消費(fèi)電子、工業(yè)控制、醫(yī)療成像、航空航天、通信到汽車，F(xiàn)PGA在多類市場(chǎng)展現(xiàn)出不可或缺的應(yīng)用價(jià)值。

1989年9月26日，美國(guó)公布了一項(xiàng)由賽靈思申請(qǐng)的新專利——“由可配置的邏輯元器件及互聯(lián)組成的可配置電路”，這是FPGA發(fā)展進(jìn)程中具有里程碑意義的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。遺憾的是，專利公布后不到1個(gè)月，F(xiàn)PGA之父Ross Freeman因長(zhǎng)年慢性病的折磨而與世長(zhǎng)辭。

一代半導(dǎo)體巨擘離去，但FPGA巨輪還在加速駛向前方。

過(guò)去35年間，F(xiàn)PGA市場(chǎng)風(fēng)云變幻。根據(jù)公開(kāi)報(bào)道，全球有60多家公司先后斥資數(shù)十億美元踏入FPGA領(lǐng)域，其中不乏英特爾、IBM、德州儀器、東芝、三星等芯片巨頭，然而多數(shù)公司最終鎩羽而歸。

實(shí)力強(qiáng)大如英特爾，最終也沒(méi)選擇從零起步，而是在2015年花費(fèi)167億美元巨資收購(gòu)當(dāng)時(shí)的全球第二大FPGA制造商Altera，這才順利躋身FPGA市場(chǎng)。

2、收購(gòu)國(guó)際FPGA公司受阻，國(guó)產(chǎn)替代依賴國(guó)內(nèi)玩家

2015年左右，全球FPGA市場(chǎng)已呈現(xiàn)高度集中的“兩大兩小”市場(chǎng)格局，“兩大”指的是賽靈思和Altera，“兩小”指的是萊迪斯（Lattice）和美高森美（Microsemi）。

電子產(chǎn)業(yè)素來(lái)老大吃肉、老二喝湯，到老三撿到的肉渣也就夠塞牙縫了。光是“兩大”FPGA寡頭就占據(jù)了近90%的FPGA市場(chǎng)份額，而中國(guó)廠商所占份額估計(jì)不足4%。

萊迪斯是最早進(jìn)入我國(guó)的FPGA供應(yīng)商，不過(guò)先一步占領(lǐng)市場(chǎng)并未帶給萊迪斯先發(fā)優(yōu)勢(shì)，到90年代下半年，隨著賽靈思和Altera陸續(xù)將視線移向中國(guó)，萊迪斯的市場(chǎng)被逐步蠶食。

從90年代起，中國(guó)學(xué)術(shù)界亦開(kāi)始探索FPGA技術(shù)，復(fù)旦大學(xué)、中科院均為重要力量。到2010年后，安路科技、西安智多晶、紫光同創(chuàng)、廣東高云等我國(guó)知名FPGA企業(yè)先后成立。

在探索FPGA的歷程中，我國(guó)逐漸從反向設(shè)計(jì)階段走向正向設(shè)計(jì)，國(guó)內(nèi)對(duì)FPGA的應(yīng)用需求也在增長(zhǎng)。但時(shí)至今日，國(guó)產(chǎn)廠商在全球FPGA代表玩家中依然排不上號(hào)。

2016年11月，由中資支持的私募基金Canyon Bridge Capital Partners試圖以13億美元收購(gòu)萊迪斯，然而一年后，這一交易被美國(guó)海外投資委員會(huì)（CFIUS）以擔(dān)憂國(guó)家安全為由叫停。

多家涉及海外并購(gòu)交易的科技公司對(duì)CFIUS這只“攔路虎”都不陌生。此前日本富士通收購(gòu)仙童半導(dǎo)體被否決、紫光收購(gòu)存儲(chǔ)芯片巨頭美光受阻、福建宏芯基金收購(gòu)德國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備制造商愛(ài)思強(qiáng)被中斷等都是CFIUS的“功勞”。

萊迪思并購(gòu)案告吹，意味著中國(guó)無(wú)法走海外并購(gòu)主流公司的捷徑來(lái)實(shí)現(xiàn)FPGA自主可控，發(fā)展國(guó)產(chǎn)FPGA企業(yè)是眼下最為可行也是必行之徑。

無(wú)論是傳統(tǒng)的航空航天、通信、工業(yè)、消費(fèi)電子等應(yīng)用，還是新興的AI、5G通信、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛、云計(jì)算、邊緣計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)，對(duì)FPGA的需求均在持續(xù)走高。

據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)MRFR統(tǒng)計(jì)，全球FPGA市場(chǎng)規(guī)模在2013年約為45.62億美元，去年達(dá)到約69億美元，到2022年有望突破100億大關(guān)。

▲2013-2025年FPGA市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)情況

理論上，如果門電路的規(guī)模足夠大，F(xiàn)PGA通過(guò)編程能實(shí)現(xiàn)任意芯片的邏輯功能，它也因故有“萬(wàn)能芯片”之稱。

相比CPU、GPU等通用芯片，F(xiàn)PGA并行計(jì)算效率更高、計(jì)算速度更快，功耗和延時(shí)更低。

相比被固化不能修改的專用芯片（ASIC），F(xiàn)PGA因其可根據(jù)不同場(chǎng)景重新編程的特點(diǎn)，有靈活性高、開(kāi)發(fā)周期短、小批量成本低的優(yōu)勢(shì)，能更快的應(yīng)用市場(chǎng)需求變化。

這使得FPGA在需求快速變化的應(yīng)用領(lǐng)域成為獨(dú)一無(wú)二的存在，也是我國(guó)國(guó)產(chǎn)FPGA供應(yīng)商必須攻下的堡壘。

無(wú)論是方興未艾的5G基站建設(shè)，還是走向異構(gòu)計(jì)算的云邊端AI加速，只要5G標(biāo)準(zhǔn)仍在變化，AI算法和物聯(lián)網(wǎng)需求尚未定型，F(xiàn)PGA都將扮演相當(dāng)重要的角色。

▲4G基站與5G基站所需芯片價(jià)值量對(duì)比

FPGA在多個(gè)市場(chǎng)的重要性與日俱增，再加上美國(guó)在該領(lǐng)域擁有絕對(duì)壟斷優(yōu)勢(shì)，致使FPGA已成為其制約他國(guó)貿(mào)易的有效工具之一。

隨著美國(guó)進(jìn)一步升級(jí)其出口管制措施，越來(lái)越多國(guó)內(nèi)廠商意識(shí)到，抵御技術(shù)孤立主義的最有利武器，唯有自強(qiáng)不息。

3、扛起國(guó)產(chǎn)替代大旗！八大國(guó)內(nèi)FPGA玩家

近年來(lái)，除了在軍工領(lǐng)域摸爬滾打外，國(guó)內(nèi)FPGA企業(yè)已將其自研產(chǎn)品應(yīng)用于通信、工業(yè)、軍工航天、消費(fèi)電子的部分領(lǐng)域，并開(kāi)始向數(shù)據(jù)中心、智能終端等應(yīng)用延展。

▲中國(guó)FPGA產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)分布情況

當(dāng)前我國(guó)主流的國(guó)產(chǎn)FPGA產(chǎn)品多采用55nm及40nm制程工藝，最先進(jìn)FPGA制程尚在28nm，與已達(dá)到7nm的國(guó)際先進(jìn)水準(zhǔn)尚有不小距離。

但樂(lè)觀來(lái)看，我國(guó)FPGA玩家已開(kāi)始加速奔跑，一方面追趕高端FPGA，另一方面在部分民用中低端市場(chǎng)已具備替代國(guó)際FPGA產(chǎn)品的實(shí)力。

這里我們重點(diǎn)列數(shù)八家有望沖刺民用市場(chǎng)中高端FPGA產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)FPGA廠商，包括1家北京企業(yè)、3家上海企業(yè)、1家廣州企業(yè)、1家深圳企業(yè)、1家西安企業(yè)和1家成都企業(yè)。

以下排名按成立時(shí)間倒序：

▲國(guó)產(chǎn)FPGA主要公司

1、京微齊力：二次創(chuàng)業(yè)，瞄準(zhǔn)AI云邊端

論成立時(shí)間，京微齊力是算是最晚的，2017年6月才成立。但論野心和經(jīng)驗(yàn)，京微齊力絲毫不輸于其他國(guó)產(chǎn)FPGA廠商。

京微齊力成立于2017年6月，定位是中國(guó)最優(yōu)秀的國(guó)產(chǎn)FPGA及新一代異構(gòu)可編程計(jì)算芯片的供應(yīng)商。

其創(chuàng)始人兼CEO王海力本科畢業(yè)于國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)，碩士和博士畢業(yè)于清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系EDA專業(yè)。

2015年年底，還在清華大學(xué)讀博士的王海力加入一家新成立的中外合資FPGA公司雅格羅技，這家公司在北京市引導(dǎo)資金的支持下于2010年更名為“京微雅格”。

在國(guó)家及地方項(xiàng)目的支持下，京微雅格自主研發(fā)的從低規(guī)格到高規(guī)格的FPGA產(chǎn)品系列陸續(xù)量產(chǎn)。可惜時(shí)運(yùn)不濟(jì)，到2016年，前期開(kāi)發(fā)產(chǎn)品市場(chǎng)推廣受阻、項(xiàng)目資金遲遲未落實(shí)等多重原因，致使京微雅格運(yùn)營(yíng)陷入困境，上百名員工離職。

在征求原公司股東的同意后，包括王海力在內(nèi)的公司僅剩8名堅(jiān)守員工于2017年6月成立京微齊力，成立不到2個(gè)月便拿到了近700萬(wàn)元天使輪融資，次年1月又獲得由海康基金領(lǐng)投的數(shù)千萬(wàn)元Pre-A輪融資。

人才方面，原公司核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)是國(guó)內(nèi)第一批正向設(shè)計(jì)FPGA芯片的成員，王海力將其中部分專家重新招入麾下，將團(tuán)隊(duì)發(fā)展到逾50人。

重整旗鼓的京微齊力，在獲得京微雅格上百件專利和專有技術(shù)的授權(quán)及二次開(kāi)發(fā)權(quán)后，不僅面向通信、工業(yè)、醫(yī)療等場(chǎng)景提供傳統(tǒng)FPGA芯片，還瞄準(zhǔn)云端服務(wù)器、消費(fèi)類智能終端等新興場(chǎng)景，研發(fā)新一代AI可編程芯片AiPGA、邊緣異構(gòu)芯片HPA、嵌入式可編程eFPGA三大系列產(chǎn)品。

截至2019年9月，公司已實(shí)現(xiàn)銷售過(guò)千萬(wàn)元，超過(guò)上一年全年。除已量產(chǎn)的40nm FPGA芯片外，該公司也在發(fā)力中高端FPGA產(chǎn)品，開(kāi)始研發(fā)新一代28nm/22nm FPGA產(chǎn)品。

2、上海遨格芯：從編譯軟件切入生態(tài)鏈

上海遨格芯微電子（AGM）成立時(shí)間比京微齊力早兩年，為一家中低端、低密度FPGA的芯片提供商。

該公司由來(lái)自美國(guó)硅谷知名可編程邏輯芯片企業(yè)的團(tuán)隊(duì)和國(guó)內(nèi)資深工程團(tuán)隊(duì)創(chuàng)辦，以開(kāi)發(fā)自主產(chǎn)權(quán)的編譯軟件開(kāi)始，兼容切入現(xiàn)有FPGA軟件的生態(tài)鏈。

在成立最初兩年，沒(méi)有背景的AGM團(tuán)隊(duì)擠在上海張江集電港的一個(gè)共創(chuàng)空間里，默默地打磨產(chǎn)品、給客戶試用。

在看到智能手機(jī)風(fēng)口后，AGM推出一款用于智能手機(jī)及物聯(lián)網(wǎng)的FPGA芯片，并通過(guò)了三星公司嚴(yán)格的供應(yīng)商測(cè)試認(rèn)證，成為三星Galaxy手機(jī)除萊迪斯外唯一備選的FPGA器件，實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)FPGA公司出口零的突破。

經(jīng)過(guò)近幾年的產(chǎn)品迭代及市場(chǎng)擴(kuò)展，AGM逐漸積累起較穩(wěn)定的客戶，并形成面向CPLD、FPGA、FPGA+CPU、SoC等方向的多個(gè)產(chǎn)品線，產(chǎn)品覆蓋消費(fèi)電子、工業(yè)、通信、AI計(jì)算等市場(chǎng)，成為國(guó)內(nèi)FPGA領(lǐng)域表現(xiàn)亮眼的一匹“黑馬”。

3、廣東高云：首款28nm中高密度FPGA

相較AGM，廣東高云半導(dǎo)體在國(guó)內(nèi)FPGA的知名度或許相對(duì)更高。

其CEO朱璟輝和SVP宋寧都曾在萊迪斯工作。朱璟輝從清華大學(xué)畢業(yè)后，曾于1996年-2011年在萊迪斯任職，歷經(jīng)七代FPGA產(chǎn)品的研發(fā)；宋寧在萊迪斯、Cadence均曾任職高級(jí)工程師。

目前其研發(fā)團(tuán)隊(duì)逾百人，在硅谷、上海、濟(jì)南均建立了研發(fā)中心，核心技術(shù)人員平均從事核心FPGA軟件、硬件技術(shù)開(kāi)發(fā)超過(guò)15年以上；其產(chǎn)品已經(jīng)滲透到十多個(gè)行業(yè)中，在通信、工控、消費(fèi)等領(lǐng)域得到應(yīng)用。

自2014年成立以來(lái)，高云半導(dǎo)體堅(jiān)持正向設(shè)計(jì)，先后推出晨熙、小蜜蜂兩個(gè)家族、4個(gè)系列的FPGA產(chǎn)品，涵蓋了11個(gè)型號(hào)、50多種封裝的芯片、自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)EDA開(kāi)發(fā)軟件并持續(xù)改進(jìn)。

2015年一季度，該公司量產(chǎn)出國(guó)內(nèi)第一塊產(chǎn)業(yè)化的55nm工藝400萬(wàn)門的中密度FPGA芯片，并開(kāi)放開(kāi)發(fā)軟件下載；2016年第一季度又順利推出國(guó)內(nèi)首顆55nm嵌入式Flash SRAM的非易失性FPGA芯片；2018年，高云宣布研發(fā)成功國(guó)內(nèi)首款28nm中高密度FPGA芯片GW3AT-100。

2019年，高云半導(dǎo)體邁出向新興運(yùn)算平臺(tái)拓展的重要一步，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)SoC FPGA的產(chǎn)品化，推出各種支持Arm、RISC-V軟/硬核的FPGA產(chǎn)品，在此基礎(chǔ)上高云半導(dǎo)體研發(fā)了GoAI解決方案，性能較單獨(dú)使用Cortex-M類微控制器提高了78倍以上。

4、深圳紫光同創(chuàng)：高性能FPGA已量產(chǎn)商用

安路科技、紫光同創(chuàng)和高云半導(dǎo)體曾被臺(tái)媒稱為“國(guó)內(nèi)FPGA三架馬車”。

紫光同創(chuàng)是紫光集團(tuán)旗下紫光國(guó)微的子公司，成立于2013年，有十余年可編程邏輯器件研發(fā)經(jīng)歷，布局覆蓋高中低端FPGA產(chǎn)品。

紫光同創(chuàng)具備大規(guī)模FPGA全流程開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)能力，產(chǎn)品市場(chǎng)覆蓋航天航空、通信網(wǎng)絡(luò)、信息安全、AI、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。

早在2015年，紫光同創(chuàng)就成功推出國(guó)內(nèi)第一款實(shí)現(xiàn)千萬(wàn)門級(jí)規(guī)模的全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)高性能FPGA芯片Titan系列，采用40nm工藝，可編程邏輯資源最高達(dá)18萬(wàn)個(gè)，已廣泛應(yīng)用于通信、信息安全等領(lǐng)域。

Titan系列高端FPGA產(chǎn)品PGT180H已向國(guó)內(nèi)多家領(lǐng)先通信設(shè)備廠商批量供貨，該型號(hào)產(chǎn)品去年全年銷售額近1億元。

今年3月，紫光同創(chuàng)推出Logos-2系列高性價(jià)比FPGA，采用28nm CMOS工藝，相較上一代40nm Logos系列FPGA性能提升50%，總功耗降低40%，可滿足工業(yè)自動(dòng)化、物聯(lián)網(wǎng)、視頻圖像處理等應(yīng)用需求，已量產(chǎn)發(fā)貨。

5、西安智多晶：小米為第四大股東

去年9月，小米旗下長(zhǎng)江小米產(chǎn)業(yè)基金以227.7萬(wàn)人民幣投資智多晶，持股9.26%，成為智多晶第四大股東。

智多晶的創(chuàng)始人賈紅也是清華學(xué)子，1982年考入清華大學(xué)核物理專業(yè)，1992年赴美讀書(shū)，到2012年與幾位志同道合的朋友一拍即合，回到陜北家鄉(xiāng)發(fā)展最快的西安高新區(qū)創(chuàng)業(yè)，成立智多晶，隨后還在北京設(shè)有EDA軟件研究中心。

其創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)擁有超過(guò)20年的FPGA設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn)，曾就職于海外該領(lǐng)域領(lǐng)先企業(yè)，并擔(dān)任多個(gè)專業(yè)方向技術(shù)帶頭人。

智多晶曾于2013年10月正向研發(fā)出首款擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的可編智能FPGA芯片，據(jù)說(shuō)是全球除四家美國(guó)公司之外，第五個(gè)跨過(guò)技術(shù)門檻的團(tuán)隊(duì)。

▲智多晶展位現(xiàn)場(chǎng)

目前智多晶已實(shí)現(xiàn)55nm、40nm中密度FPGA的量產(chǎn)，并針對(duì)性推出了內(nèi)嵌Flash、SDRAM等集成化方案產(chǎn)品，截至2018年已批量發(fā)貨2KK片，2019年芯片銷售額有望破1億元。

智多晶現(xiàn)有產(chǎn)品Seagull 1000系列CPLD芯片、Sealion 2000系列FPGA芯片等已受到市場(chǎng)認(rèn)可，2017年以來(lái)累計(jì)出貨量逾一千萬(wàn)片。

其產(chǎn)品覆蓋市場(chǎng)包括LED驅(qū)動(dòng)、視頻監(jiān)控、圖像處理、智能儀表、工業(yè)控制、4G/5G通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心等，已與富士通、諾瓦電子、海康威視等多家知名企業(yè)建立合作關(guān)系，并開(kāi)始研發(fā)測(cè)試智能人臉識(shí)別芯片。

去年該公司已在積極籌劃28nm FPGA芯片的研發(fā)落地。

此外，智多晶還于2017年并購(gòu)了平臺(tái)化FPGA軟件解決方案的開(kāi)創(chuàng)者——北京飄石科技，借此進(jìn)一步完善軟件布局。飄石科技成立于2007年，曾參與或獨(dú)立完成10多個(gè)系列、近30款世界主流FPGA廠商及FPGA初創(chuàng)公司的FPGA器件的開(kāi)發(fā)軟件支持。

6、上海安路科技：28nm今年批量供應(yīng)

2020年5月19日，在上海市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上，上海安路科技自主完成的“基于混合粒度邏輯結(jié)構(gòu)的自主FPGA研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目榮獲2019上海市科技進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)。

安路科技成立于2011年，總部位于上海張江，2014年獲中信資本投資，2015年獲杭州士蘭微和深圳創(chuàng)維集團(tuán)聯(lián)合投資，2017年獲華大半導(dǎo)體和上海科技戰(zhàn)略投資。

安路科技團(tuán)隊(duì)已從2019年初的120人擴(kuò)張到逾200人，量產(chǎn)及在研產(chǎn)品覆蓋高中低端，面向數(shù)據(jù)中心、AI、通信、工業(yè)控制、視頻監(jiān)控等領(lǐng)域。

此前安路科技量產(chǎn)的中等性能FPGA芯片成功進(jìn)入LED顯示屏控制卡市場(chǎng)和高清電視TCON控制卡市場(chǎng)，并計(jì)劃與國(guó)內(nèi)通信企業(yè)展開(kāi)深度合作。

2019年，上海安路科技實(shí)現(xiàn)了業(yè)績(jī)翻3倍的目標(biāo)，進(jìn)入主流通信市場(chǎng)，F(xiàn)PGA產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)中小容量重點(diǎn)型號(hào)覆蓋，可以替換大部分國(guó)外同類型號(hào)，同時(shí)安路的大容量器件也在全力研發(fā)中。

其FPGA從55/40nm進(jìn)入主流28nm工藝平臺(tái)，在器件性能和容量上也都有較大的提升，相應(yīng)地對(duì)FPGA編譯軟件和IP也提高了要求，28nm器件預(yù)計(jì)在2020年批量供應(yīng)。

供貨方面，安路啟用了國(guó)產(chǎn)供應(yīng)鏈，大部分芯片設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、封裝、測(cè)試都在國(guó)內(nèi)，供貨周期優(yōu)勢(shì)明顯。

在今年年初接受媒體采訪時(shí)，安路科技總經(jīng)理文余波提到公司在滿足通信、工控需求外，少量芯片被放到消費(fèi)電子市場(chǎng)，在報(bào)價(jià)等同于國(guó)際先進(jìn)器件的情況下，客戶也愿意優(yōu)先使用安路的芯片，給出的原因是安路的器件性能好于國(guó)外競(jìng)品、質(zhì)量更好。

另?yè)?jù)公開(kāi)報(bào)道，安路科技預(yù)計(jì)將在2020年實(shí)現(xiàn)一千萬(wàn)門級(jí)產(chǎn)品的量產(chǎn)，并將完成五千萬(wàn)門級(jí)產(chǎn)品的研發(fā)。

7、成都華微科技：出身國(guó)家“909”工程

成都華微科技是國(guó)家“909”工程集成電路設(shè)計(jì)公司和國(guó)家首批認(rèn)證的集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)，隸屬于中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)，于2000年3月注冊(cè)。

該公司由華大集團(tuán)、成都成電大學(xué)科技園、成都創(chuàng)新風(fēng)投、成都華微員工團(tuán)隊(duì)四家股東共同投資創(chuàng)辦，是位于成都的一家軍民融合企業(yè)，專業(yè)涉及微電子、計(jì)算機(jī)、通信、電子信息、軟件等相關(guān)領(lǐng)域。

其研發(fā)團(tuán)隊(duì)與大股東單位電子科技大學(xué)旗下大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)中心組成了聯(lián)合攻關(guān)小組，建立了強(qiáng)有力的研究開(kāi)發(fā)合作平臺(tái)。

成都華微科技主要從事可編程邏輯器件、系統(tǒng)級(jí)芯片、存儲(chǔ)器、AD/DA芯片、電源管理等器件開(kāi)發(fā)，連續(xù)承擔(dān)國(guó)家“十一五”、“十二五”、“十三五”FPGA重大專項(xiàng)，可編程邏輯器件、高速高精度ADC/DAC領(lǐng)域居于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。

目前成都華微科技是中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)的異構(gòu)可編程片上系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)創(chuàng)新中心。

8、上海復(fù)旦微電子：超大規(guī)模億門級(jí)FPGA

今年3月20日，上海復(fù)旦微電子發(fā)布輔導(dǎo)備案，輔導(dǎo)機(jī)構(gòu)為中信建投，向科創(chuàng)板發(fā)起沖刺。

上海復(fù)旦微電子于1998年在復(fù)旦大學(xué)逸夫樓成立，曾于2000年在港交所上市，2019年擬于A股上市，今年3月更換輔導(dǎo)機(jī)構(gòu)沖刺科創(chuàng)板。

該公司在FPGA領(lǐng)域有近20年的研究和發(fā)展，是國(guó)內(nèi)為數(shù)不多自主研發(fā)FPGA的研究機(jī)構(gòu)。

前期復(fù)旦微電子曾研制出的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)千萬(wàn)門級(jí)FPGA產(chǎn)品，突破了在傳統(tǒng)集成電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上的高可靠性設(shè)計(jì)，經(jīng)測(cè)試其高可靠性能處于國(guó)際領(lǐng)先地位。該系列產(chǎn)品已成功應(yīng)用于我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航、載人航天等重大工程項(xiàng)目中。

在2018年5月第二屆中國(guó)高校科技成果交易會(huì)上，復(fù)旦微電子發(fā)布新一代擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的億門級(jí)FPGA產(chǎn)品，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)超大規(guī)模億門級(jí)FPGA的空白，各類指標(biāo)已達(dá)國(guó)際同類產(chǎn)品先進(jìn)水平。

4、走向高端FPGA，國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)還需多少努力？

可以看到，盡管我國(guó)FPGA企業(yè)正在發(fā)力中，但客觀上，現(xiàn)有國(guó)產(chǎn)FPGA的性能實(shí)力和市場(chǎng)占有率均與國(guó)際先進(jìn)水平存在明顯差距。

▲國(guó)產(chǎn)FPGA技術(shù)水平差距

面對(duì)強(qiáng)大且分工明確的國(guó)際FPGA格局，技術(shù)和市場(chǎng)突圍都絕非易事。要縮短這些差距，顯然不能只靠埋頭研發(fā)。

首先，高端FPGA必須攻克。畢竟美企壟斷了絕大多數(shù)FPGA專利和市場(chǎng)，日本、韓國(guó)以及歐洲各國(guó)又都沒(méi)有先進(jìn)的FPGA公司，萬(wàn)一美國(guó)再下狠手升級(jí)出口管制措施，我國(guó)通信業(yè)的建設(shè)很難避開(kāi)高端FPGA缺貨的影響。

而要推進(jìn)技術(shù)研發(fā)至少需抓住亮點(diǎn)， 一是采用更先進(jìn)的制程工藝，二是研發(fā)創(chuàng)新架構(gòu)。

制程工藝技術(shù)越先進(jìn)，同等芯片面積包含的晶體管數(shù)量越高，可以大幅提升性能和降低功耗，因而國(guó)際FPGA頭部廠商已開(kāi)始采用最先進(jìn)制程工藝。

但制程工藝越先進(jìn)，也意味著研發(fā)生產(chǎn)成本越來(lái)越高，導(dǎo)致先進(jìn)FPGA研發(fā)頗有“曲高和寡”的意味。

當(dāng)前最先進(jìn)的國(guó)產(chǎn)FPGA還基于28nm工藝，流片成本已經(jīng)達(dá)到近千萬(wàn)人民幣，而留給國(guó)產(chǎn)FPGA的市場(chǎng)份額非常少，如果砸錢攻關(guān)更先進(jìn)制程節(jié)點(diǎn)，不能回本的風(fēng)險(xiǎn)很大。因此政府以及更多資本的支持也尤為必要。

另外從賽靈思和英特爾Altera兩家寡頭近年在FPGA領(lǐng)域的布局上，我們可以看到先進(jìn)FPGA已不再單純依靠制程迭代來(lái)達(dá)到新的性能目標(biāo)，未來(lái)FPGA進(jìn)化更多需要依靠芯片架構(gòu)的創(chuàng)新。巨頭在產(chǎn)品和市場(chǎng)布局上的一些新動(dòng)向，也為我國(guó)FPGA發(fā)展方向提供了一定的借鑒價(jià)值。

除了改良硬件性能外，配套軟件工具的優(yōu)化同樣不容忽視。

FPGA之所以偏“小眾”，一個(gè)關(guān)鍵原因就是編程技術(shù)門檻高。FPGA需軟硬件緊密配合才能真正發(fā)揮其性能，其編程采用的verilog或VHDL硬件描述語(yǔ)言本身有難度，在加上編程設(shè)計(jì)時(shí)需考慮應(yīng)用場(chǎng)景的多樣性、復(fù)雜性和效率，編譯難度令不少工程師頭疼。

國(guó)際主流企業(yè)的軟件開(kāi)發(fā)工程師配比已達(dá)到50%，而且賽靈思、英特爾Altera都在著力通過(guò)軟件優(yōu)化持續(xù)降低FPGA開(kāi)發(fā)門檻。

比如賽靈思去年推出統(tǒng)一軟件平臺(tái)Vitis，讓軟件開(kāi)發(fā)者也能高效開(kāi)發(fā)硬件；英特爾則亮出面向異構(gòu)計(jì)算的大招，其oneAPI讓開(kāi)發(fā)者可以跨CPU、GPU、FPGA、ASIC等多種架構(gòu)進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。

▲賽靈思統(tǒng)一軟件平臺(tái)Vitis面向軟件開(kāi)發(fā)者

而國(guó)內(nèi)企業(yè)普遍軟件開(kāi)發(fā)工程師配比偏低，配套軟件和工具也相對(duì)缺乏，對(duì)上游的EDA等軟件工具以及IP核心依賴程度較高。實(shí)現(xiàn)自主替代、提升國(guó)內(nèi)FPGA產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，顯然也離不開(kāi)國(guó)內(nèi)生態(tài)上下游的共同努力，離不開(kāi)從EDA與IP核、芯片到應(yīng)用的完整生態(tài)的構(gòu)建。

一些國(guó)內(nèi)FPGA玩家已在為完善國(guó)產(chǎn)FPGA開(kāi)發(fā)生態(tài)環(huán)境做出努力。例如近日，紫光同創(chuàng)聯(lián)合國(guó)內(nèi)FPGA方案提供商芯驛電子（ALINX）共同推出國(guó)產(chǎn)入門級(jí)FPGA開(kāi)發(fā)套件，開(kāi)發(fā)板加下載器套餐價(jià)格低至470元，為初學(xué)者及高校學(xué)生、研究院所提供了更加低成本的FPGA開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

還有一個(gè)掣肘國(guó)內(nèi)FPGA生態(tài)發(fā)展的關(guān)鍵要素——教育資源和人才的缺乏。有第三方數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)FPGA工程師有三四十萬(wàn)，而 中國(guó)FPGA工程師僅有兩三萬(wàn)，約為美國(guó)的1/10。

一方面，硬件描述語(yǔ)言編程難度大、教育資源相對(duì)稀缺、開(kāi)發(fā)成本高等壁壘，將許多開(kāi)發(fā)者拒在FPGA的門外。另一方面，優(yōu)秀的FPGA人才通常會(huì)集中在頂級(jí)FPGA企業(yè)，國(guó)產(chǎn)FPGA勢(shì)力暫時(shí)在招攬高端人才上不占優(yōu)勢(shì)。

現(xiàn)有高端人才可以通過(guò)優(yōu)化國(guó)內(nèi)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)環(huán)境來(lái)招攬，但人才缺口的貼補(bǔ)必須通過(guò)教育。

由于技術(shù)差距已經(jīng)明顯，短期內(nèi)很難跟上， 找準(zhǔn)市場(chǎng)定位、制定切實(shí)可行的產(chǎn)品路線可能對(duì)一個(gè)企業(yè)能否長(zhǎng)存更為重要。

5、結(jié)語(yǔ)

國(guó)產(chǎn)FPGA產(chǎn)業(yè)的漫漫突圍路只是中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)進(jìn)化的一個(gè)縮影，在動(dòng)蕩的地緣沖突背景下，關(guān)鍵芯片自主可控已成為保持我國(guó)信息技術(shù)發(fā)展速度以及守衛(wèi)國(guó)格的必然選擇。

但真正實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈的自主可控絕不可能只靠一個(gè)華為海思，需要更多國(guó)產(chǎn)芯片廠商未雨綢繆，打造更多可替代國(guó)際產(chǎn)品的自主研發(fā)芯片。

追趕國(guó)際先進(jìn)芯片水平的道路依然艱辛漫長(zhǎng)，但有些事不是因?yàn)榭吹搅讼Ｍ詧?jiān)持，而是咬牙堅(jiān)持到最后，終見(jiàn)曙光。

我們期待未來(lái)國(guó)內(nèi)廠商能交出令人驚喜的答卷，也應(yīng)給予負(fù)重前行的半導(dǎo)體從業(yè)者們足夠的敬意與包容。

責(zé)任編輯：gt