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关于国产FPGA开展现状以及未来开展前景趋势详解

关于国产FPGA发展现状以及未来发展前景趋势详解- 2018年上半年对于中国半导体行业而言是多事之秋,发生了几件让国人深入思考的大事。我作为IC产业的逃兵,最近也在思考很多的问题,包括资本市场、集成电路行业和研究所的一些不成熟的想法。

2018年上半年关于我国半导体职业而言是艰屯之际,发生了几件让国人深化考虑的大事。我作为IC工业的逃兵,最近也在考虑许多的问题,包含本钱商场、集成电路职业和研讨所的一些不老练的主意。

2008年进入华中科技大学电子系,中科院半导体所结业后进入联发科从事手机芯片开发(没错,便是卖的不怎么好的X30)。脱离MTK之前有一段小插曲,招我进联发科的老迈后来自己出来创业做安防芯片,其时喊我去他的团队,其实从一个技能职工或许说前途上看,挑选前老迈公司是确认无疑最好的出路(优异的老迈,超卓的技能,看得见估值增加)。不过我最终仍是挑选了成为二级狗,整个芯片职业其实关于技能人员的需求量仍是十分高的。

我想把芯片职业分为几个类别:数字芯片、模仿芯片、射频芯片以及FPGA分隔来说说,期望自己在总结常识的一起有时机和咱们多多沟通沟通。

今日先就从FPGA开端说起吧。

FPGA——现场可编程门阵列,是指悉数经过软件手法更改、装备器材内部衔接结构和逻辑单元,完结既定规划功用的数字集成电路。换个简略浅显的介绍方法,就比方一个全能运动员,游水如孙杨、跨栏像刘翔、网球才能堪比李娜,FPGA便是这么奇特的能够经过设定而完结各种杂乱的功用电路。FPGA的中心长处:可编程灵活性高、开发周期短、并行核算可编程灵活性高。一起FPGA也有自身的许多需求处理的问题,FPGA约束要素:本钱、功耗和编程规划。

关于国产FPGA开展现状以及未来开展前景趋势详解

商场空间:

依据威望商场调研组织Gartner数据显现,2014年全球FPGA商场总规划到达50亿美金,其间,我国的商场份额有15亿美金,我国商场占全球商场的三分之一。剖析组织估计2015年至2020年全球FPGA商场的年复合增加率为9%,到2020年全球FPGA 商场规划将达84亿美金。

详细细分范畴来看,在FPGA被用于深度学习之前,FPGA首要有3大运用方向:(1)通讯设备的高速接口电路规划,FPGA能够用来做高速信号处理,一般假如AD采样率高,数据速率高,这时就需求FPGA对数据进行处理,比方对数据进行抽取滤波,下降数据速率,使信号简略处理,传输,存储;(2)数字信号处理方向/数学核算方向,包含图画处理,雷达信号处理,医学信号处理等,优势是实时性好,用面积换速度,比CPU快的多;(3)SOPC,即运用FPGA这个渠道建立的一个嵌入式体系的底层硬件环境,然后规划者在上面进行嵌入式软件开发。

FPGA国际商场

1984年Xilinx刚刚创造出FPGA时,它仍是简略的胶合逻辑芯片,而现在在信号处理和操控运用中,它现已代替了自定制专用集成电路ASIC)和处理器。短短30年的前史长河中,超越上百家职业巨子杀入这个商场,不过最终大部分都铩羽而归。这些公司包含了Intel、Philips、Agere Systems、AMD以及摩托罗拉等国际闻名的芯片规划厂商。这是由于,赛灵思Altera在这个范畴深耕几十年,两家持续不断地军备竞赛,占有了90%商场,提早布局的专利维护对后来者构成了强壮的商场壁垒,简直封闭了一切通向FPGA商用产品的通途。而MicrosemilatTIce,QuickLogic从前应战他们的霸主位置,但是他们的商场份额加起来也不到10%。而最终也由于种种原因商场份额不断下滑,并没有完结对双寡头的打破和应战。

能够说,FPGA是全球芯片规划业最需求技能和独占打破的产品之一,在一切的芯片范畴中归于最难以打破和打破格式的技能产品。

Xilinx:创造的FPGA推翻了半导体国际,创立了Fabless(无晶圆厂)的半导体形式。Xilinx的产品组合交融了 FPGA、SoC 和 3DIC 系列 All Programmable 器材,以及全可编程的开发模型,包含软件界说的开发环境等。产品支撑 5G 无线、嵌入式视觉、工业物联网和云核算所驱动的各种智能、互连和差异化运用。2014年12月,Xilinx的20nm芯片完结量产,2015年Xilinx紧接着推出新的16nm FPGA和SoC,并选用新式存储器UltraRAM,因而继28nm和20nm之后,持续在职业中坚持抢先。公司产品纵向布局各个制程,由于20nm、28nm、40nm等制程的产品会在商场共存,以满意杂乱度不同的各种运用。

Altera:是国际上“可编程芯片体系”(SOPC)处理方案倡导者。结合带有软件东西的可编程逻辑技能、常识产权(IP)和技能服务,在国际范围内为14,000多个客户供应高质量的可编程处理方案。2015年,英特尔宣告以167亿美元收买FPGA厂商Altera。这是英特尔公司前史上规划最大的一笔收买。跟着收买完结,Altera将成为英特尔旗下可编程处理方案事业部。在和Xilinx的制程战之争中,两家巨子各领风骚,Altera道路图中,最近的产品系列"Cedar"(代替Cyclone)选用了台积电16nm工艺将在2016年上半年交给运用。"Oak"系列选用英特尔的14nm工艺,于2016年下半年交给,"Sequoia"选用英特尔的10nm工艺,将于2018年上市Altera将赢得10nm工艺节点之战。

LatTIce:LatTIce(是全球智能互连处理方案商场的领导者,也是全球第二大FPGA厂,供应商场抢先的IP和本钱低、功耗小、小尺度的器材。产品首要有三大块:可编程逻辑;视频传输;毫米波处理方案。公司的最终用户首要是通讯、核算机、工业、轿车、医药、军事及消费品商场的原始设备生产商。在双大哥的夹攻之下,LatTIce的路也是走的越发困难,在中高端商场难以与前两者抗衡。

我国的破局

紫光集团想经过购买Lattice快速开展,遭到美国外国投资委员会(CFIUS)的检查和特朗普政府的对立后收买以失利告终。那关于国内FPGA怎么破局,怎么开展,在无法经过外延引进技能的条件下,国内也只能经过人研制和技能堆集打破当时的这种格式。

京微雅格:公司聚集了最早在FPGA职业耕耘与测验的一批技能精英,他们选用了SoC FPGA的战略,片上整合了DSP、Memory、MCU等单元的CME-GM7系列,企图经过整合的优势打破FPGA商场的壁垒。这个公司实践上有两条产品线:1、自身从头研制的,面向中低端商场的金山系列;2、收买美国CSwitch的产品线,面向高速通讯商场。

产品型号:M7华山系列;HR3纯FPGA低功耗系列;M5金山系列;M1衡山系列。

不过比较惋惜是,在特定的国内行情和商场环境下,公司在宣告自己最强音后也由于种种原因走入窘境,让自己寸步难行。FPGA对技能支撑的门槛适当高,由于京微雅格没有办法做到Pin-Pin,所以需求每一个产品都要有技能工程师坚持长期的维护和跟进,但是产品的成功率还或许不到10%,这样的商场环境下,公司会堕入一种十分被迫的局势,长期的战略失误让京微雅格堕入了人才、本钱和开展僵局。

京微雅格的失利有许多值得考虑的当地,FPGA工业的成功不只在产品,还在于产品线的生态体系渠道建造。这个生态体系渠道包含:FPGA芯片、EDA东西、IP库……缺一不可。完善的生态体系能够供应给用户更全面的规划资源,然后杰出体系优势,敏捷习惯各种商场运用改变,快速抢占商场高地。一起,商场上的认但是决议芯片厂商能不能在高速的产品迭代中完结技能和资金的堆集的重要要素,任何不被商场承受的高功能产品都是失利的。

黄埔军校之后的国内格式

京微雅格在FPGA上的尽力和效果给了本乡后继者很大的动力;京微雅格许多的技能研讨人员在进入了后续建立的上海安路科技,AGM和高云半导体团队里。也便是说,京微雅格在我国FPGA范畴的开山鼻祖相同的存在使得散乱后的技能人才涣散都国内其他的公司中,成为了人才与技能的黄埔军校。

高云半导体:高云半导体的CEO朱璟辉和SVP宋宁都来自于Lattice团队,尤其是朱璟辉,从清华大学结业后,1996年-2011年任职Lattice,历经七代FPGA产品的研制,曾取得11项美国专利,5项我国专利,现在仍是科技部863方案的可编程器材严重专项的技能担任人。而另一个中心人物宋宁除了任职Lattice高工,还任职过Cadence高工。现在担任高云半导体FPGA全流程软件开发,对FPGA架构、硬件规划、软件研制同步开发有独特经历。所以,Synopsys为高云供应前SynplifyPro高云版端软件软件,也是我国仅有由新思授权的FPGA前端软件。

低密度非易失性FPGA现已彻底代替传统CPLD,并成为低密度FPGA商场的肯定主力,每年约5亿美元的商场销量。能够说,高云半导体切入和对标的是Altera MAX V10和Lattice XO2/3;100万门-500万门易失性FPGA产品,选用台积电55nm根据SRAM,可与Xillinx Spartan及Altera Cyclone系列PK。近来,高云宣告研制成功了GW3AT-100,这是国内首款28纳米中高密度FPGA,由台积电代工。

上海安路科技:上海安路信息科技有限公司建立于2011年,总部坐落浦东张江,开创人为文余波。公司开创人及中心团队来自海外高档技能管理人才、国外FPGA公司产品开发主干以及学术界资深FPGA科研人员组成。公司研制团队60%以上是复旦、交大、UCLA、UIUC等国内外高校的硕士或许是博士,具有很强的研讨才能和规划水准。中心作业成员大多数在国际前五的FPGA公司和EDA公司中从事数十年以上技能研和管理作业,参加开发了多款国际抢先的FPGA 芯片和最好的EDA 开发体系。安路当时现已构成了从小规划CPLD(Elf-300、Elf-650)到2百万门FPGA(EG-4、AL3-6、AL3-10、AL3-S10、EG-20、EG-D20)的系列器材,以及一颗现已实践运用了的千万门级FPGA IP核(AL3-130)。华多半导体入股之后,其作为国内最大的国产EDA软件商华大九霄与作为自主FPGA厂商安路科技,两边在EDA东西上的协作空间,包含互补性上,都具有很大的想象力。

AGM:上海遨格芯微电子有限公司(AGM)建立于2012年,是国内抢先的以可编程逻辑技能为根底,供应运用商场SoC芯片的半导体集成电路无生产线规划公司。由来自美国硅谷闻名可编程逻辑芯片企业的团队和国内资深工程团队兴办。AGM是以开发自主产权的编译软件开端,兼容切入现有FPGA软件的生态链。看到智能手机风口的AGM也不失时机出了一款用于智能手机和loT的FPGA芯片,在助力客户逐步退出低端商场之时,把握住时机,经过价格优势争夺低端商场。经过最近几年的不断地产品迭代和商场扩展,AGM悄然地堆集了比较稳定的客户,产品线也开端丰厚起来,成为了国内FPGA的一批开展迅猛的黑马。

同创国芯:国产化代替率最大,赢利最高的军工院所运用商场,根本上被同创国芯(深圳国微)独占。连当年的竞争对手成都华微,也是根本没有了动静。并且,同创国芯的民用拳头产品Titan PGT30G已量产,该系列芯片可编程逻辑器材选用了彻底自主产权的体系结构和干流先进制作工艺,带有DDR3和PCIe接口,是国内罕见的千万门级FPGA。别的选用了台湾联华UMC代工先进的40nm制程,在国内抢先。正在中兴通讯,烽烟通讯试用。

FPGA职业的开展靠自给自足

国内FPGA的开展只能依托自主,这个必定需求绵长的等候和尽心的呵护,但除此之外没有更好的挑选。芯片的自主规划是完结信息安全的最底层保证。这也是为什么与信息处理相关的根底芯片(手机芯片、PC处理器等)需求完结克己的原因。在现在FPGA的技能和供应简直悉数来源于美国,包含欧洲和日本等技能强国也没有把握到中心技能。

关于我国而言,国家促进集成电路开展现已提高至国家战略。一起特别的运用场景(军工、导弹、航天航空)要求的FPGA是涉及到国家安全和疆域安全的,对芯片的要求也会比较谨慎,但这一块自身高功能的产品国外对我国是禁运的,这也从另一方面促进国内FPGA自己满意的关键。现在,国内生产的FPGA首要用于军工、通讯、航空航天等范畴。

在民用范畴,国内是FPGA需求最大的商场,现在Xilinx、Altera最大的客户就在我国,通讯商场华为中兴烽烟包办了全国60%以上的量。一起人工智能芯片需求的高速并行核算对FPGA芯片的需求也在几十亿美元的数量级,而国内是人工智能高速芯片开展最快,需求最大的商场。我国FPGA的开展盈利在于需求商场足够大,有需求就要有相应产品来支撑。这关于国内厂家便是时机,现在,同方国芯片现已和华为中兴协作,想完结一部分的国产代替。

最终,从技能视点来说,咱们现已不像10年前根本不明白中心技能。国内半导体工业链的不断老练完善,以及芯片规划才能的不断加强,咱们自己能够自主规划和流片ARM架构的手机CPU(海思麒麟、大唐联芯),并成功完结商业化,这在10年前都不敢相信。在咱们在曩昔堆集的技能沉积和立异才能,现已使得咱们在FPGA的特定运用范畴(军工、通讯)完结必定程度上的自我供应。未来也或许类似于CPU+FPGA用于云数据中心节中,这些运用范畴都是信息高度敏高的当地,运用自主规划的芯片更能完结安全可控。

后边,我还要说说我和IC界的朋友沟通和我自己的一些感悟。

1.咱们为什么关于技能的寻求会停留下来。由于关于许多人来说,比及技能发生产品并融到资金后,完结技能堆集到本钱堆集了。技能再发生的价值短时间内比本钱发生的价值会慢许多,多数人会从技能上转向本钱商场。这样一遍遍反反复复,所以能看到在技能到达必定的渠道后会长期的原地踏步,后来者也会跟从前面人的脚步。

2.所谓的工业扶持,切不可舍本求末和打着旗号反革命。芯片不简略的是需求本钱的支撑,由于不完善与不合理的本钱炒作反而会使的职业在潮水退去后一地鸡毛。芯片更多的归于技能堆集型职业,一切的产品和参数都需求技能职工在作业中不断地去打破和考虑,而关于这样一群工程师来说,酬劳假如不匹配劳作开销,职业界的技能人才出走与丢失是再天然不过的工作了。因而,工业的扶持不只仅是本钱对公司层面的支撑,更需求落实到一个个底层中的技能职工。

3.芯片职业起步简略,往上层走会很难。芯片做到必定程度后,不再是简略的技能堆集能处理的,必定需求对物理和数学有比较深的认知,在整个高的视点去处理根底难点,而这对人才的需求地要求是十分高的。

4.商场需求端,任何一种芯片从推出到运用,需求几代产品的更迭。国内芯片起步晚,产品功能和国外距离较大,因而会构成一种困局:国内运用端不必国内产品,国内产品更迭跟不上会导致公司关闭或许产品无法持续更新。国外芯片职业干了几十年,技能道路上的坑和圈套被先行者填补了许多,而芯片职业并不存在后发优势,之前他人留下的坑还会持续存在哪里,乃至还需求去防止国外厂商在探究过程中请求的不计其数的常识产权维护新增的坑。

5.芯片职业的国产化任重而道远,咱们需求在整个过程中渐渐的去探究。急于求成和空喊标语只不过给了投机分子空间可钻。呵护芯片职业一起也要提高技能人员的福利。

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