關(guān)于國產(chǎn)FPGA發(fā)展現(xiàn)狀分析和預(yù)測

過去兩年，由于大數(shù)據(jù)中心和AI等應(yīng)用的獲得，以賽靈思和Intel（收購了Altera）為代表的FPGA產(chǎn)業(yè)在市場端倍受熱捧，前者的股價和營收在過去兩年屢創(chuàng)新高，讓大家對這個面世三十多年器件的關(guān)注度再度提升。

自賽靈思的聯(lián)合創(chuàng)始人Ross Freeman在1984年發(fā)明FPGA以來，這種極具靈活性的、動態(tài)可配置的產(chǎn)品就成為了很多設(shè)計的首選。正是因為它的存在，讓某些應(yīng)用的設(shè)計、成本和配置變得更簡單。隨著時間的發(fā)展，這類產(chǎn)品也變得日益重要，市場更是可期，很多廠商也開始投入其中，國內(nèi)也躍躍欲試，且已經(jīng)出現(xiàn)了不少的玩家。

在進(jìn)一步介紹我們國內(nèi)的FPGA產(chǎn)業(yè)之前，我們先了解一下全球的FPGA現(xiàn)狀。

美國主導(dǎo)，兩大巨頭割據(jù)

經(jīng)過多年的整并組合，現(xiàn)在國際市場上FPGA的主要玩家有Xilinx、Intel、Lattice、MicrosemiAchronix、Flexlogic和Quicklogic.，其中前四家是傳統(tǒng)的FPGA供應(yīng)商，后兩者則從事eFPGA產(chǎn)業(yè)；在國內(nèi)也有高云、安路、京微齊力、上海復(fù)旦微、紫光同創(chuàng)和AGM等企業(yè)。這些廠商合力創(chuàng)造了一個數(shù)十億美元規(guī)模的FPGA市場，尤其是美國廠商，更是FPGA市場營收的絕對貢獻(xiàn)者。

根據(jù)Paul Dillien的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2015年，全球FPGA的規(guī)模為38.74億美元，2016年這個數(shù)字更是到了41.12億美元。Variant Market Research的數(shù)據(jù)也表示，在接下來六年，F(xiàn)PGA市場的年復(fù)合增長率將會高達(dá)7%，可以看到這是一個快速增長的潛力市場。在這些廠商中，當(dāng)以賽靈思和Intel的表現(xiàn)最為耀眼。

2015年，賽靈思以20.44億美元的營收雄霸FPGA龍頭的位置，他與第二名Intel加起來的份額更是高達(dá)91%。到了2016年，市場的總營收達(dá)到了41.12億美元，前兩名的占比則超過91%，放大到前五廠商，也都是美國廠商?？梢钥吹剑現(xiàn)PGA是一個美國主導(dǎo)，兩家廠商高度壟斷的市場。別說國內(nèi)廠商，其他國外廠商也幾差不多是夾縫里求生存。

領(lǐng)先FPGA企業(yè)的營收數(shù)據(jù)表

這兩個巨頭能獲得那么高的市場份額，與他們領(lǐng)先的產(chǎn)品技術(shù)和布局有關(guān)。

以Xilinx為例，1991年，他們推出了XC4000系列產(chǎn)品，這是全球第一款被廣泛使用的FPGA，這系列產(chǎn)品是Xilinx 九十年代的主要收入來源。到了1998年，Xilinx又推出了Virtex FPGA系列，把FPGA架構(gòu)向前推進(jìn)了一大步。到了2011年，他們又推出了Zynq-7000系列，2013年推出了可全編程的UltraScale系列。正式這一步步的產(chǎn)品推進(jìn)，奠定了他們今天的基礎(chǔ)。尤其是在高密度FPGA方面，更是Xilinx的核心競爭力所在。當(dāng)然，期間對Philips CoolRunner、Sarance、AutoESL和Modesat Communications等企業(yè)的收購，也是讓Xilinx成為今天的Xlinx的另一主要原因。

依賴于這些領(lǐng)先優(yōu)勢，賽靈思在剛過去的2017財年錄得了23.5億美元的營收，市場份額更是達(dá)到56%。而在Intel方面，這個原本屬于Altera的業(yè)務(wù)，在去年貢獻(xiàn)了19億美元，較之上一年有了明顯的增長。

縱使FPGA是一個壁壘如此高的領(lǐng)域，但因為這個廠商在工業(yè)控制、機(jī)器人控制、視頻控制、自動駕駛和服務(wù)器等多個領(lǐng)域擁有巨大的發(fā)展?jié)摿?，加上潛在的自主可控需求，國產(chǎn)廠商加緊布局。

百花齊放，國產(chǎn)廠商奮起直追

正如前面所說，國內(nèi)有志之士在國產(chǎn)FPGA領(lǐng)域的耕耘已經(jīng)有比較長的一段歷史。

京微齊力創(chuàng)始人王海力也表示，從上世紀(jì)90年代開始，國產(chǎn)FPGA已經(jīng)經(jīng)歷了從反向設(shè)計走向開始正向設(shè)計的時代。從2017年開始，國產(chǎn)FPGA則邁入了發(fā)展的第三階段——完備的正向設(shè)計時代。在王海力看來，在現(xiàn)在中美貿(mào)易的緊張時間，完成了初期積累的國產(chǎn)FPGA正迎來史上最好的機(jī)遇。

而據(jù)半導(dǎo)體行業(yè)觀察不完全統(tǒng)計顯示，國內(nèi)目前有以高云半導(dǎo)體、京微齊力、上海安路、紫光同創(chuàng)、AGM和上海復(fù)旦微等為代表的數(shù)家國產(chǎn)FPGA玩家。

首先看一下高云半導(dǎo)體；

據(jù)了解，該公司成立于2014年，是一家專業(yè)從事國產(chǎn)現(xiàn)場可編程邏輯器件（FPGA）研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化為核心，旨在推出具有核心自主知識產(chǎn)權(quán)的民族品牌FPGA芯片，提供集設(shè)計軟件、IP核、參照設(shè)計、開發(fā)板、定制服務(wù)等一體化完整解決方案的高科技企業(yè)。2015年一季度量產(chǎn)出國內(nèi)第一塊產(chǎn)業(yè)化的55nm工藝400萬門的中密度FPGA芯片，并開放開發(fā)軟件下載。2016年第一季度有順利推出國內(nèi)首顆55nm嵌入式Flash+SRAM的非易失性FPGA芯片。

聚焦在中低密度的FPGA市場，高云面向通訊、LED顯示、工業(yè)控制、汽車電子、消費(fèi)電子、醫(yī)療和數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域推動了晨曦和小蜜蜂兩個家族4個系列11顆芯片的量產(chǎn)，產(chǎn)品也獲得了不錯的成績。據(jù)高云方面預(yù)測，他們今年芯片的出貨量將會突破1000萬片。

高云方面表示，依賴于其優(yōu)秀核心團(tuán)隊在FPGA的產(chǎn)品定義、構(gòu)架設(shè)計和市場開發(fā)幾方面十幾年的經(jīng)驗積累，加上公司的務(wù)實文化，在未來，他們計劃穩(wěn)抓中低端市場，并逐步向高端市場邁進(jìn)。而公司現(xiàn)在已經(jīng)密鑼緊鼓地投入到了28nm的中低密度的產(chǎn)品研發(fā)中去。

其次是京微齊力；

該公司成立于2017年6月，旨在打造一個涵蓋可編程FPGA內(nèi)核，異構(gòu)計算與存儲架構(gòu)、芯片設(shè)計、軟件開發(fā)、系統(tǒng)IP應(yīng)用，成為國內(nèi)以FPGA先進(jìn)架構(gòu)/芯片/軟件/算法/方案為核心技術(shù)的未來異構(gòu)可編程計算芯片的公司。據(jù)公司介紹，他們現(xiàn)在已經(jīng)在中美申請了近200件發(fā)明專利，公司也已量產(chǎn)6顆FPGA芯片（低成本，低功耗和高性能），并封裝成幾十種不同型號的產(chǎn)品，累計出貨超百萬片，客戶覆蓋消費(fèi)、顯示、工控等領(lǐng)域。

京微齊力表示，在未來，他們將持續(xù)在FPGA上面深耕，另外還加強(qiáng)在eFPGA，人工智能芯片、異構(gòu)平臺芯片等領(lǐng)域布局，先在中低端的小容量站穩(wěn)腳跟，然后再往高端前進(jìn)。高性價比有差異化的創(chuàng)新產(chǎn)品（FPGA芯片）和產(chǎn)品+服務(wù)的雙輪驅(qū)動是他們核心競爭力所在。

第三是上海安路信息科技有限公司；

公司資料顯示，上海安路信息科技有限公司成立于2011年，主要專注于為客戶提供高性價比的可編程邏輯器件（FPGA）、可編程系統(tǒng)級芯片（SOC）、定制化可編程芯片、及相關(guān)軟件設(shè)計工具和創(chuàng)新系統(tǒng)解決方案。公司目前已形成“Elf 系列CPLD、Eagle系列低成本FPGA、Phoenix 系列高性能FPGA、集成SDRAM SIP FPGA、千萬門級FPPGA IP核”等三個系列十余款芯片產(chǎn)品，成功進(jìn)入了視頻顯示、通信接入、工業(yè)控制、金融機(jī)具等多個行業(yè)上百家客戶應(yīng)用。公司開發(fā)的全流程TD軟件系統(tǒng)和硬件芯片完美地結(jié)合在一起，提供了用戶從前端綜合到位流生成的完全開發(fā)平臺。公司在核心架構(gòu)、軟件算法和系統(tǒng)集成方面擁有多項技術(shù)專利。

紫光同創(chuàng)也是國產(chǎn)FPGA的一個重要參與者；

深圳市紫光同創(chuàng)電子有限公司（簡稱紫光同創(chuàng)），系紫光集團(tuán)下屬紫光國微的子公司，專業(yè)從事可編程邏輯器件（FPGA、CPLD等）研發(fā)與生產(chǎn)銷售工作，產(chǎn)品市場覆蓋通信網(wǎng)絡(luò)、信息安全、人工智能、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。該公司目前的主打產(chǎn)品為Titan系列高性能FPGA PGT180H和Logos系列高性能FPGA PGL22G兩款。按他們的說法，這是目前國內(nèi)最高性能自主產(chǎn)權(quán)FPGA產(chǎn)品，已廣泛應(yīng)用于通信、信息安全等領(lǐng)域。

半導(dǎo)體行業(yè)觀察（ID：icbank）從紫光同創(chuàng)獲悉，他們目前已啟動下一代新產(chǎn)品的研發(fā)，并將于2019年上市。據(jù)了解，他們即將推出的新產(chǎn)品制造工藝升級到28nm，資源規(guī)模覆蓋50K~700K，Serdes速率超過12.5Gbps，并支持多種高速DDR協(xié)議接口，應(yīng)用方向覆蓋通信、數(shù)據(jù)中心、人工智能、車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制等主流市場。

紫光同創(chuàng)告訴半導(dǎo)體行業(yè)觀察（ID：icbank）記者，依賴于其性能領(lǐng)先、技術(shù)服務(wù)領(lǐng)先、穩(wěn)定供貨能力、豐富IP和解決方案，加上覆蓋高中低端的各類FPGA產(chǎn)品，紫光同創(chuàng)后續(xù)將繼續(xù)保持55nm、40nm、28nm產(chǎn)品系列的完善，3至5年內(nèi)完成國內(nèi)中低端FPGA國產(chǎn)化目標(biāo)，同時加快新工藝新技術(shù)的研究和突破，推出更高端的產(chǎn)品，同時解決國內(nèi)高中低端全系列產(chǎn)品的國產(chǎn)化需求，徹底打破國外產(chǎn)品壟斷形態(tài)。而現(xiàn)在他們的產(chǎn)品已經(jīng)能達(dá)到Xilinx V6的水準(zhǔn)，紫光同創(chuàng)強(qiáng)調(diào)。

遨格芯（AGM）也是國產(chǎn)FPGA玩家中不可忽略的重要勢力。這家公司立足于已成熟的異構(gòu)技術(shù)高集成度，和FPGA應(yīng)用多元化的特性，邊緣拓展開始涉足: 異構(gòu)技術(shù)（定制ASIC + CPU + FPGA)，為人工智能的AI 通用算力市場和物聯(lián)網(wǎng)市場。據(jù)了解，AGM FPGA家族目前已經(jīng)擁有50余個產(chǎn)品型號，也是中國首個通用FPGA產(chǎn)品系列。不僅提供了業(yè)界最為寬廣的FPGA/CPLD選擇，更以領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢持續(xù)推出SoC產(chǎn)品。所有型號在軟件和硬件引腳封裝方面都保持相互兼容，全面支持各種高中低端嵌入式應(yīng)用與升級。

AGM方面告訴半導(dǎo)體行業(yè)觀察（ID：icbank）記者，他們的FPGA產(chǎn)品是國產(chǎn)中達(dá)到的最大容量和最高性能，且已被消費(fèi)市場驗證并量產(chǎn)，且他們是，國內(nèi)唯一一家軟硬件介入，可以高兼容性高靈活性切入原有行業(yè)內(nèi)生態(tài)，讓客戶使用成本低，并多量產(chǎn)出貨驗證的廠商。同時，AMG的產(chǎn)品在門級數(shù)量到千萬門級時，容積率仍然可以90%以上。這是他們眾多競爭優(yōu)勢之一。

上海復(fù)旦微在FPGA領(lǐng)域也有很深入的研究；

據(jù)官方新聞介紹，他們在這個領(lǐng)域有近二十年的研究和發(fā)展經(jīng)驗。公司前期研制出的自主知識產(chǎn)權(quán)千萬門級FPGA產(chǎn)品，突破了在傳統(tǒng)集成電路設(shè)計基礎(chǔ)上的高可靠性設(shè)計，經(jīng)過測試，其高可靠性能處于國際領(lǐng)先地位。且已成功應(yīng)用于我國衛(wèi)星導(dǎo)航、載人航天等重大工程項目中，解決了我國高可靠FPGA禁運(yùn)的難題。

今年五月，復(fù)旦微透露，他們正在研制的新一代自主知識產(chǎn)權(quán)億門級FPGA產(chǎn)品。該產(chǎn)品采用了全新的億門級FPGA創(chuàng)新架構(gòu)，并集成了專用超高速串并轉(zhuǎn)換模塊、高靈活可配置模塊、專用數(shù)字信號處理模塊、高速內(nèi)部存儲模塊、可配置時鐘模塊等適用億門FPGA應(yīng)用的模塊電路，其各類指標(biāo)均已達(dá)國際同類產(chǎn)品先進(jìn)水平。該億門級系列產(chǎn)品的成功研制填補(bǔ)了國內(nèi)超大規(guī)模億門級FPGA的空白，可滿足我國對國防、航空、航天、通信、醫(yī)療等領(lǐng)域FPGA器件的迫切需求。

除了以上廠商外，另外還有一些相關(guān)研究所和企業(yè)也在投入到FPGA領(lǐng)域進(jìn)行研究。這個不算大的領(lǐng)域真所謂百花齊放，百家爭鳴。

差距明顯，但必須繼續(xù)前行

毫無疑問，中國FPGA產(chǎn)業(yè)與同行的領(lǐng)先廠商相比是有差距的：

按照京微齊力王海力的說法，從芯片角度看，國內(nèi)的FPGA與國際廠商有兩代半的工藝線?，F(xiàn)在國際廠商已經(jīng)在16nm產(chǎn)品上量產(chǎn)了，而國內(nèi)廠商目前只做到40nm，28nm產(chǎn)品還在推進(jìn)階段，他強(qiáng)調(diào)。

如果從軟件和生態(tài)方面看，國內(nèi)FPGA企業(yè)與國際領(lǐng)先廠商之間更是有八到十年的差距。如果想追上，尤其是在中高密度產(chǎn)品上追上國際領(lǐng)先者，國內(nèi)FPGA廠商還需要很長的一段路要走，王海力補(bǔ)充說。

高云半導(dǎo)體工程副總裁王添平先生也表示，目前活躍在市場的國產(chǎn)FPGA產(chǎn)品中，多以中低密度產(chǎn)品為主。這些產(chǎn)品從定義、芯片設(shè)計、生產(chǎn)工藝、芯片封裝、應(yīng)用軟件、乃至實際銷售，都有不錯的表現(xiàn)，高云的低密度產(chǎn)品在某些細(xì)分領(lǐng)域正在全面取代國外廠商。但在他看來，對于國內(nèi)大部分的中高低密度的FPGA，其架構(gòu)都逃不開LUT+布線的概念，具體到產(chǎn)品，各自側(cè)重的技術(shù)、IP乃至相應(yīng)的應(yīng)用市場也都是各有針對性。如果從這個角度看來，國產(chǎn)廠商在中高密度FPGA的技術(shù)水平與國際領(lǐng)先廠商相比，在硬件設(shè)計和軟件方面還有一定的差距。

雖然差距很明顯，但對于國內(nèi)廠商來說，負(fù)重前行是一種必然的使命。王添平也認(rèn)同這個觀點(diǎn)。他指出，盡管FPGA全球市場銷售額近年來的年增長率一直徘徊在個位數(shù)，但其進(jìn)入各類新興市場如大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算、硬件加速、汽車自動駕駛以及消費(fèi)等領(lǐng)域的速度卻非常吸引眼球，乃至人們對FPGA特別是國產(chǎn)FPGA的未來發(fā)展充滿期待，資本進(jìn)入該領(lǐng)域也日趨活躍。

“在民用及其他市場上，我們都看到了多家國產(chǎn)FPGA的身影，眾多國產(chǎn)FPGA廠家涌進(jìn)跑道，對整個FPGA產(chǎn)業(yè)競爭、人才培養(yǎng)和產(chǎn)品快速升級以及FPGA產(chǎn)業(yè)上下游資源整合，都是絕好的機(jī)會?！蓖跆砥礁嬖V半導(dǎo)體行業(yè)觀察的記者。

回看過去幾十年的發(fā)展，F(xiàn)PGA和其他芯片領(lǐng)域一樣，經(jīng)歷了初創(chuàng)者大量涌入，百發(fā)齊放，然后整合的階段。數(shù)據(jù)顯示，1990年的時候，全球的FPGA玩家有20多家，但現(xiàn)在已經(jīng)屈指可數(shù)。更重要的是，經(jīng)過這段發(fā)展，F(xiàn)PGA的市場也同樣集中到兩個大玩家手里。這個市場沉寂多年以后，在中國玩家的加入之后，又多了一些新的聲音。但我們應(yīng)該明白到，這并不會是一個簡單的過程。

Actel 前CEO John East在2010年接受媒體采訪時曾說過，任何成熟的高科技市場通常會落到一兩個領(lǐng)導(dǎo)者身上，如果一個新入者想試圖直接闖入這個腹地，迎接他們的通常會是失敗，特別是在FPGA領(lǐng)域，這更是一個闖入成本很高的領(lǐng)域。

他強(qiáng)調(diào)，進(jìn)入FPGA領(lǐng)域，你不但需要開發(fā)芯片，你還需要為開發(fā)者開發(fā)軟件，且整個過程會是一個繁復(fù)的過程。因為你后還需要改進(jìn)軟件和增加IP。只有這樣做，你才能在和對手的競爭中保持競爭力。在John East看來，軟件是FPGA初創(chuàng)企業(yè)發(fā)展需要克服的一個重要瓶頸。