隨著PC和智能手機的普及，相信很多人都或多或少了解，什么CPU(中央處理器)和GPU(圖形處理器)，但你可能不知道，在芯片領域，還有另外一種鮮為人知的芯片——FPGA。

無論是在軍事領域，還是民用領域都頗具意義。不僅90%的大型軍用電子設備都要用到FPGA，在即將到來的5G通信、物聯網、大數據等民用領域，FPGA也有非常大的潛力。而恰恰是這樣一款重要的芯片，中國卻基本依賴進口，國產FPGA在中國市場的占有率僅為2%，即便是很多軍用的高端FPGA，也基本依賴于進口，這究竟是怎么回事呢?

如果用科學術語來正式介紹，FPGA是現場可編程門陣列。用普通人能聽懂的話來說，它就是一個允許你在上面編程的芯片。編程完之后，就可以實現一個特殊的硬件加速算法，比如精確制導武器上的地圖匹配。如果還是不懂，沒關系，我們舉些應用的例子，來看看它能干什么吧。

比如，在軍事國防領域，FPGA被運用于航天、航空、電子、通信、雷達、高端波束形成系統等領域，在各種軍用電子設備中也經常會有FPGA的身影。以相位控制電子掃描陣列雷達(相控陣雷達)為例，一個大型相控陣雷達有幾千個TR組件(看不懂沒關系，知道它是雷達的一個極為關鍵的部件就行)，幾個TR組件組成一個小的處理單元對信號進行數模轉換和預處理，而每個單元就含一個FPGA芯片。

另外，對夜戰非常重要的紅外設備也離不開FPGA。美國國防后勤局就曾采購過美國賽靈思公司的FPGA用于監視、偵察和火控系統中紅外傳感器的數據處理。除了被廣泛運用于軍事領域，FPGA芯片在民用市場也頗具潛力，應用場景非常廣泛。比如即將到來的5G通信，通信基站其實就是一個小相控陣，這就必須采用FPGA進行數據處理。現有的通信設備也離不開FPGA，比如前段時間美國制裁中興通訊，FPGA也位列制裁名單之上，而華為和中興所需的FPGA大多依賴于從賽靈思和阿爾特拉等美國公司進口。

在醫療領域，FPGA則被用于聲波檢測儀、CT掃描儀、核磁共振、x射線等各種設備上。在消費品電子、物聯網、汽車電子、機器人、數據挖掘、工控等領域，FPGA也扮演著重要角色。隨著機器人、無人機、大數據、物聯網、無人駕駛、5G通信的興起，市場前景會越來越好。根據Gartner統計，從2014年到2023年，FPGA的年均增長率達7%。

可以說，幾乎你能見到和見不到的大部分電子設備中，都有FPGA芯片這么個玩意兒。

目前全球的FPGA市場，基本被前面提到的兩家美國公司壟斷——賽靈思和阿爾特拉。在過去十多年里，英特爾、IBM、摩托羅拉、飛利浦、東芝、三星等其他60多家公司都曾試圖涉足FPGA領域，但紛紛慘敗。這其中的原因就在于FPGA的進入門檻極高。

一是專利技術壁壘。賽靈思從上世紀80年代開始做FPGA，在30多年時間里積累了豐富的技術和經驗，在該領域有異常雄厚的技術底蘊，并與阿爾特拉、萊迪思、美高森美等公司用近9000項專利構筑的知識產權壁壘，很大程度上堵死了后來者追趕的道路。即便是強如英特爾，最后也是以耗資167億美元收購阿爾特拉獲得了FPGA領域的入場券，而非通過自主技術研發在FPGA領域站穩腳跟。

二是市場相對偏小。全球FPGA市場總額僅為50億美元，而英特爾在2015年第四季度的營業收入就達149億美元。相對偏小的市場份額很難養活太多的大公司，必然導致競爭異常激烈，僅僅少數佼佼者才能生存下來。

三是用戶對FPGA性能要求高。FPGA很大一部分場景是做一些芯片模擬工作，使用者在其基礎上做編程，必然會有很大性能損失，在性能降低了很多以后，還要和CPU等芯片去匹配，使用戶會對FPGA的性能有著越高越好的要求。另外，在軍用領域，雖然局部場景對FPGA性能要求不高，國內反向設計的FPGA也能滿足使用需求，但也有很多場景對FPGA性能也有著非常高的要求。

同時，賽靈思、阿爾特拉等巨頭在技術上處于絕對領先地位，其FPGA產品往往采用最先進的工藝，并且將工藝的潛力挖的很透，而后來的追趕者則沒有這個條件和技術實力，導致性能上大幅遜色于兩大巨頭。具體來說，賽靈思和阿爾特拉的FPGA已經開始著手采用最先進的14/16nm工藝，而國內FPGA廠商根本無力承擔采用先進制程工藝的高昂成本。

加上掌握最先進制造工藝的為英特爾、臺積電、三星等對中國大陸IC設計公司使用最先進工藝有很多限制——買IP做集成可以，但如果是自主研發的IP，則會有很多限制，如果有軍民兩用潛力，限制就更多了。這致使國內FPGA廠商大多采用40/55nm工藝，在制造工藝上就處于先天劣勢。

因此，除了囊中羞澀的用戶，或定位于工控等對性能要求有限的特殊情況，大部分用戶對FPGA的需求是性能越高越好，這樣就會使國內如京微雅格等FPGA廠商即便開發出廉價的中低端產品，也會因性能差距而被很多潛在用戶拋棄。

正是因為存在這種現象，FPGA的研發難度比CPU還要高。在CPU方面，企業如果做不了高性能的桌面或服務器CPU，還可以做做低功耗嵌入式芯片“曲線救國”。

比如如今在智能手機芯片領域呼風喚雨的ARM，就是依靠深耕嵌入式芯片領域，并最終發展壯大羽翼豐滿，甚至隱隱威脅到了英特爾的地位;國產的龍芯也可以在高性能芯片無力與Intel抗衡的情況下，依靠做嵌入式芯片實現自給自足、自負盈虧。

而FPGA則不然，除了工控等一些特殊場景之外，其他FPGA芯片廠商很多時候上必須一開始就和賽靈思、阿爾特拉、萊迪思短兵相接拼性能。因此，在當前的情況下，完全依靠民間風險投資和少量政府資金的零敲碎打，就想把FPGA產業發展起來，基本是不不可能的。