現(xiàn)場可編程邏輯陣列的一種可編程“萬用”芯片--FPGA

-近日，高云半導體科技股份有限公司在上海發(fā)布了一款具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的FPGA芯片及配套平臺化產(chǎn)品，這也是中資公司收購美國FPGA廠商萊迪斯（Lattice）告吹后第一次亮出國產(chǎn)“名片”，意味著中國“芯”家族多了一位中國造的“萬能”成員。

增加一個USB功能，集成一片新市場

FPGA是現(xiàn)場可編程邏輯陣列——一種可編程“萬用”芯片，其特殊的靈活性決定了在新興應用領(lǐng)域中具有廣闊的發(fā)展空間，特別是當下火爆的人工智能，沒有現(xiàn)成的芯片（ASIC）可用，只能通過FPGA，利用可編程的特點，來實現(xiàn)并驗證工程師所需要的初步解決方案。

與目前消費市場很少集成USB2.0功能塊不同，新的芯片將它集納起來，這透露出一個技術(shù)信號——FPGA不僅應用在通信系統(tǒng)和設(shè)備上，而且與消費類產(chǎn)品搭上關(guān)系。高云半導體CEO朱璟輝表示：“就像蘋果工程師對FPGA表現(xiàn)出的興趣一樣，在iPhone 7中已經(jīng)用到了FPGA。”

對于集成電路，曾有廠商將CPU（中央處理器）與FPGA集成，后者善于并行計算，處理能力強，前者則強在“管理”，這正是FPGA所缺乏的，兩者結(jié)合，可有效地提升整體性能?？墒牵咴菩碌男酒艞壛薈PU，卻與MCU（單片微型計算機）集成到一起，朱璟輝給出的理由是，“一方面，在MCU市場，ARM架構(gòu)已經(jīng)占據(jù)了絕對統(tǒng)治地位，因此，F(xiàn)PGA+ARM內(nèi)核的架構(gòu)，將有助于提高FPGA的競爭力。另一方面，嵌入式市場非常寬廣，高云選擇采用FPGA+MCU（ARM）的方式進入這個廣闊的嵌入式市場，主要針對的還是中高端的差異化應用，力求開拓出一片新天地?！?/p>

在消費級領(lǐng)域中，嵌入諸如USB2.0等模塊的芯片會在圖像監(jiān)控、智能工業(yè)、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域逐步推開，動態(tài)可重構(gòu)以及單片集群水平不斷提高，將使FPGA功能越來越強大。比如在伺服電機控制器中，芯片的集成使這類應用的控制系統(tǒng)更簡潔，還有更精準的電機步進控制，更炫的顯示效果控制，更加人性化，更加簡易的人機交戶方式。

改變加密技術(shù)，應對突發(fā)“斷電”

制造芯片要分層研磨，反向剝離可以將芯片每一層信息“偷”出來。比如將工藝次序倒過來執(zhí)行，逐層拍照、克隆，即便完美復制的成功率很低，“萬里挑一”的機會總會有的。因此供應特殊需求更成為一種在遭受技術(shù)封鎖環(huán)境下的有效辦法。而且，芯片做的設(shè)計常被抄襲，其電路設(shè)計和外形非常容易被原封不動地復制出來。

高云芯片實現(xiàn)的創(chuàng)新加密技術(shù)也是針對芯片本身被克隆和芯片設(shè)計被抄襲兩種情況。對于前者，高云的GW1N系列芯片實現(xiàn)55納米流片和28納米設(shè)計，如果進行“反向”克隆，設(shè)備成本昂貴，且后續(xù)生產(chǎn)也是一個難題。高云半導體董事長陳天成告訴科技日報記者，“因為從90納米開始，晶體管的大小跟光波幾乎相近，拍照產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，廠商則從光學原理出發(fā)，算出衍射情況做修正，在物理上還原。但是，摩爾定律不斷推進，55納米、40納米等集成度更高的芯片靠‘反向’克隆還沒有成功?！?/p>

而對用戶設(shè)計的保護，芯片多了一種自我“摧毀”的手段以保證用戶設(shè)計的數(shù)據(jù)流不被讀出。陳天成打了個比方，這項加密技術(shù)有點像ATM機，如果ATM機被惡意破壞了，里面的錢會被噴上大量的墨汁，即使把錢取走錢也用不了的。

新的芯片是Flash工藝的非易失性FPGA。所謂非易失就是像閃存一樣，當你通電的時候數(shù)據(jù)就在里邊，當你掉電的時候數(shù)據(jù)還在里邊?！跋啾扔诿绹鳩PG廠商Lattice的OTP（只能編程一次）對標產(chǎn)品，高云芯片采用閃存工藝技術(shù)，可以多次編程，具有更強的靈活性和可重用性?！标愄斐杀硎?，目前，該類型產(chǎn)品可以完全取代傳統(tǒng)的CPLD（復雜可編程邏輯器件），每年約有5億美元的市場總量。