FPGA 是可以先購買再設(shè)計的“萬能”芯片。FPGA (Field Programmable Gate Array)現(xiàn)場可編程門陣列,是在硅片上預(yù)先設(shè)計實現(xiàn)的具有可編程特性的集成電路,它能夠按照設(shè)計人員的需求配置為指定的電路結(jié)構(gòu),讓客戶不必依賴由芯片制造商設(shè)計和制造的 ASIC 芯片。廣泛應(yīng)用在原型驗證、通信、汽車電子、工業(yè)控制、航空航天、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域。
Altera LUT4 架構(gòu)
FPGA 硬件三大指標:制程、門級數(shù)及 SERDES 速率,配套 EDA 軟件工具同樣重要。比較 FPGA 產(chǎn)品可以從技術(shù)指標入手。從 FPGA 內(nèi)部結(jié)構(gòu)來看,主要包括:可編程輸入/輸出單元(I/O)、可編程邏輯塊(LC)、 完整的時鐘管理(CMT)、嵌入塊式 RAM(BRAM)、布線資源、內(nèi)嵌的底層功能單元和專用硬件模塊等。
根據(jù)賽靈思披露的數(shù)據(jù),一個 LUT6 等效 1.6 個 LC,一個 LC 對應(yīng)幾十到上百“門”,1000 萬門約等于 10 萬 LC,即 100K CLB 級別 FPGA。與 ASIC 不同的是,客戶在選購 FPGA 產(chǎn)品不僅考慮硬件參數(shù),配套 EDA 軟件的性能也同樣重要。目前國內(nèi)廠商高端產(chǎn)品在硬件性能指標上均與賽靈思高端產(chǎn)品有較大差距。
相對于ASIC,F(xiàn)PGA具有3點優(yōu)勢:
可編輯,更靈活
產(chǎn)品上市時間短,節(jié)省了 ASIC 流片周期
避免一次性工程費用,用量較小時具有成本優(yōu)勢。
1)靈活性:通過對 FPGA 編程,F(xiàn)PGA 能夠執(zhí)行 ASIC 能夠執(zhí)行的任何邏輯功能。FPGA 的獨特優(yōu)勢在于其靈活性,即隨時可以改變芯片功能,在技術(shù)還未成熟的階段,這種特性能夠降低產(chǎn)品的成本與風險,在 5G 初期這種特性尤為重要。
2)上市時間:由于 FPGA 買來編程后既可直接使用,F(xiàn)PGA 方案無需等待三個月至一年的芯片流片周期,為企業(yè)爭取了產(chǎn)品上市時間。
3)成本:FPGA 與 ASIC 主要區(qū)別在 ASIC 方案有固定成本而 FPGA 方案幾乎沒有,在使用量小的時候,F(xiàn)PGA 方案由于無需支付一次性百萬美元的流片成本,同時也不用承擔流片失敗風險,F(xiàn)PGA 方案的成本低于 ASIC,隨著使用量的增加,F(xiàn)PGA 方案在成本上的優(yōu)勢逐漸縮小,超過某一使用量后,ASIC 方案由于大量流片產(chǎn)生了規(guī)模經(jīng)濟,在成本上更有優(yōu)勢。
FPGA 方案和 ASIC 方案成本比較
4)技術(shù)趨勢:制程迭代驅(qū)動 33 年發(fā)展,平臺型產(chǎn)品是未來。
1985 年賽靈思發(fā)明 FPGA 以來,其容量提高了一萬倍以上,速度提高了一百倍以上,價格和能耗縮小了一千倍以上。受到先進制程迭代的推動,F(xiàn)PGA 的架構(gòu)不斷更新。1985 年,Xilinx 公司推出了全球第一款 FPGA 產(chǎn)品 XC2064,采用 2μm 工藝,包含 64 個邏輯模塊和 85,000 個晶體管,門數(shù)量不超過 1000 個。對比 2016 年賽靈思發(fā)布的 VIRTEX UltraScale,16nm 制程,系統(tǒng)邏輯單元最高達378 萬個。FPGA 制程迭代在提高算力的同時降低了功耗,減小了芯片面積,推動了 FPGA 的性能提升。
未來,在技術(shù)趨勢上,制程迭代+平臺產(chǎn)品將是未來產(chǎn)品發(fā)展方向。我們?nèi)匀豢春孟冗M制程帶給 FPGA 的性能提升,同時新的產(chǎn)品形態(tài)(平臺型產(chǎn)品)的出現(xiàn)讓FPGA 性能有了進一步提升的可能。
Xilinx 和 Intel 相繼發(fā)布 ACAP 和 Agilex 平臺型產(chǎn)品,根據(jù) Xilinx 披露的數(shù)據(jù),新的平臺型產(chǎn)品速度超過當前最高速的 FPGA 20倍、比目前最快的 CPU 快 100 倍,該平臺面向數(shù)據(jù)中心、有線網(wǎng)絡(luò)、5G 無線和汽車駕駛輔助應(yīng)用。產(chǎn)品進展方面,2019 年 6 月 19 日 Versal AI Core 及 Versal Prime系列組件小規(guī)模出貨,量產(chǎn)時間預(yù)計在 2019 下半年。
技術(shù)、專利、人才壁壘高,國產(chǎn)替代迎難而上
FPGA是一個技術(shù)壁壘高的行業(yè),有人認為FPGA公司就是半個 IC 設(shè)計公司+半個軟件公司,硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜且良率低,軟硬協(xié)同再提研發(fā)難度。FPGA 企業(yè)的硬件開發(fā)部分屬于典型的 IC 設(shè)計企業(yè),與一般 IC設(shè)計企業(yè)不同的是,由于 FPGA 硬件需要配套 EDA 軟件一起使用,F(xiàn)PGA 公司通常需要自行研發(fā)適配自家硬件的 EDA 軟件,因此也算半個 EDA 軟件公司。由于FPGA 版圖及布線復(fù)雜,硬件設(shè)計難度較大,加之軟件和硬件協(xié)同開發(fā),系統(tǒng)工程的難度再升級。
核心專利被頭部公司壟斷,國產(chǎn)廠商披荊斬棘艱難前行,專利有效期結(jié)束或帶來轉(zhuǎn)機。在專利上國外廠商目前占據(jù)絕對優(yōu)勢,Xilinx 和 Altera (Intel)在 FPGA 領(lǐng)域的專利數(shù)近 10,000 個,而國產(chǎn)廠商如紫光同創(chuàng)專利數(shù)僅約 200 項,相差懸殊。未來隨著部分專利的有效期結(jié)束,及國產(chǎn)廠商在新專利上的突破,專利上的壟斷格局或迎來轉(zhuǎn)機。
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化程度低,硬件自主可控進程難以阻擋,國產(chǎn)當自強。產(chǎn)業(yè)鏈角度來看,硬件產(chǎn)業(yè)鏈中目前自主可控程度較低,尤其在高端半導(dǎo)體設(shè)備和材料領(lǐng)域,未來產(chǎn)業(yè)鏈上下游國產(chǎn)替代進程的推進也將助力國產(chǎn) FPGA 加速發(fā)展。
硬件部分上游:EDA+IP。硬件開發(fā)用的EDA仍是Cadence、Synopsys及 MentorGraphics,IP來源包括外部授權(quán)和內(nèi)部開發(fā)。
硬件部分下游:代工廠+封測。其中代工廠國內(nèi)廠商主要與臺積電及中芯國際合作,封測主要和日月光等合作。
FPGA 硬件產(chǎn)業(yè)鏈
全球 63 億美元市場,Xilinx 與 Intel雙寡頭
FPGA 是集成電路大產(chǎn)業(yè)中的小領(lǐng)域,5G 和 AI 為行業(yè)增長提供確定性,國產(chǎn)替代疊加行業(yè)增長,國產(chǎn) FPGA 市場騰飛在即。根據(jù) WSTS 的數(shù)據(jù),2018 年全球集成電路市場規(guī)模達到 4,688 億美元,同期全球 FPGA 市場規(guī)模約 63 億美元,僅占集成電路市場約 1.34%。市場雖小,但未來受益于 5G 基礎(chǔ)設(shè)施全球布局及 AI技術(shù)持續(xù)發(fā)展,F(xiàn)PGA 行業(yè)需求量增長具確定性。行業(yè)增長下,國產(chǎn)替代進程將進一步加速國產(chǎn) FPGA 的增長。根據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù),2017 年國內(nèi)FPGA 市場國產(chǎn)率低于 1%,隨著技術(shù)突破,國產(chǎn) FPGA 騰飛在即。
全球 FPGA 市場規(guī)模持續(xù)攀升,亞太是 FPGA 主要市場,未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展可期。根據(jù) Gartner 的數(shù)據(jù),全球 FPGA 市場規(guī)模 2019 年達到 69 億美元,2025 年達到 125億美元,未來市場增速穩(wěn)中有升。亞太區(qū)占比達到 42%,是 FPGA 主要市場,中國 FPGA 市場規(guī)模約 100 億人民幣,未來隨著中國 5G 部署及 AI 技術(shù)發(fā)展,國內(nèi)FPGA 規(guī)模有望進一步擴大。
全球 FPGA 市場規(guī)模
國外三巨頭占據(jù) 90%全球市場,國產(chǎn)廠商暫時落后。FPGA 市場呈現(xiàn)雙寡頭壟斷格局,Xilinx 和 Intel 分別占據(jù)全球市場 56%和 31%,在中國 FPGA 市場中,占比也高達 52%和 28%,由于技術(shù)、資金、人才上的壁壘及 FPGA 量產(chǎn)帶來的規(guī)模經(jīng)濟,行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者地位較為穩(wěn)定。
全球 FPGA 市場份額按公司分布
國產(chǎn)廠商目前在中國市場占比約 4%,未來隨著國產(chǎn)廠商技術(shù)突破,F(xiàn)PGA 領(lǐng)域國產(chǎn)替代或?qū)⑹前賰|級的機會,替代空間廣闊。
中國 FPGA 市場份額按公司分布
5G+AI 催化行業(yè)增長,下游需求欲乘風而起
通信、消費電子、汽車是 FPGA 下游存量應(yīng)用場景,市場規(guī)模持續(xù)增長。由于相對于 ASIC 的三方面優(yōu)勢(靈活性、上市時間、成本),F(xiàn)PGA 的下游應(yīng)用場景較為豐富,包括:ASIC 原型設(shè)計、汽車、收發(fā)器、消費電子、數(shù)據(jù)中心、高性能計算、工業(yè)、醫(yī)療、測試/測量、有線/無線通信等。其中通信、消費電子和汽車是主要應(yīng)用場景,2017 年三塊場景 FPGA 需求占總需求比例達到 79.4%,市場規(guī)模持續(xù)擴大。
FPGA 市場規(guī)模按下游應(yīng)用場景分
應(yīng)用場景會保持分散的格局,ASIC 在成本上的規(guī)模經(jīng)濟限制了 FPGA 應(yīng)用場景的集中度,F(xiàn)PGA 不可替代性奠定市場基礎(chǔ)。由于 ASIC 具有明顯的規(guī)模經(jīng)濟,當單一芯片產(chǎn)品用量極大時(一般為超過 10 萬片),使用 ASIC 方案將有成本優(yōu)勢,因此 FPGA 的應(yīng)用場景被限制在了用量小、技術(shù)不穩(wěn)定、靈活性需求高的領(lǐng)域,一旦技術(shù)成熟且需求放量,終端廠商就會考慮 ASIC 方案替代 FPGA 方案來降低成本。
但由于 FPGA 在用量小、技術(shù)不穩(wěn)定及靈活性需求高的領(lǐng)域具有不可替代性,F(xiàn)PGA 的市場基礎(chǔ)穩(wěn)固,未來量的增長主要看新技術(shù)帶來的新周期。
國產(chǎn) FPGA 廠商產(chǎn)品下游應(yīng)用場景更偏重消費電子,未來在通信市場的增長值得期待。根據(jù) Xilinx 的年報,2019 財年(財年結(jié)日為 2019 年 3 月 30 日)其產(chǎn)品終端應(yīng)用場景及占比為通信(36%)、工業(yè)航空及國防(28%)、數(shù)據(jù)中心及封測醫(yī)療仿真(20%)、汽車廣播及消費電子(15%)。而國產(chǎn) FPGA 廠商由于產(chǎn)品性能相對落后,在高端民用領(lǐng)域暫時不具有競爭力,但在 LED 顯示、工業(yè)等領(lǐng)域出貨量較大。隨著國內(nèi)廠商技術(shù)突破,未來在通信市場份額的提高將開啟國產(chǎn) FPGA廠商增長。
1)全球 5G 浪潮席卷而來,F(xiàn)PGA 量價齊升在即
FPGA 是 5G 基礎(chǔ)設(shè)施和終端設(shè)備的零部件,5G 全球部署持續(xù)推進,基站、IoT、終端設(shè)備、邊緣計算的 FPGA 用量將顯著提升。通信是 FPGA 下游應(yīng)用場景中規(guī)模最大的分支,根據(jù) MRFR 的數(shù)據(jù),F(xiàn)PGA 通信市場規(guī)模 2017 年達 23.5 億美元,占整體 FPGA 應(yīng)用市場比例超 40%,2017-2025 年 CAGR 預(yù)計 8%。
全球 5G 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進程下,F(xiàn)PGA 作為核心零部件,用量也會隨之提升,5G 應(yīng)用中,IoT、終端設(shè)備及邊緣計算領(lǐng)域的 FPGA 需求也將增長。未來在通信市場的增長具有確定性。
相比較 CPU 和 GPU,通信領(lǐng)域 FPGA 在 I/O 、運算速度及延遲上均具有優(yōu)勢。在 5G 建設(shè)初期,F(xiàn)PGA 可以被用于基站天線的收發(fā)器中,5G 時代 Massive MIMO技術(shù)讓收發(fā)通道數(shù)從 16T16R 提高到 64T64R 甚至 128T128R,F(xiàn)PGA 可以用于多通道信號波束成形。目前業(yè)界在 FPGA 和 ASIC 方案的選擇上具有差異,京信通信等公司采用更加靈活的 FPGA 方案。
64 通道毫米波 MIMO 全 DBF 收發(fā)器簡化框圖
以一個 64 通道毫米波 MIMO 全 DBF 收發(fā)器為例,如圖收發(fā)器分為兩部分,左半部分為中頻&基帶子系統(tǒng),包涵 Xilinx 的 Kintex-7 FPGA;右半部分為毫米波收發(fā)器射頻前端,包涵中頻振蕩器及電源管理模組等。每一個基帶子板(baseband daughter board)中都具有一塊 Xilinx’s Kintex-7 FPGA,2 個雙通道 12-bit ADC,1 個4 通道 16-bit DAC,2 個 QSFP+光接口用于通用無線接入。
5G時代,F(xiàn)PGA 面臨價提量升
價提:FPGA 主要用在收發(fā)器的基帶中,5G 時代由于通道數(shù)的增加,計算復(fù)雜度增加,所用 FPGA 的規(guī)模將增加,由于 FPGA 的定價與片上資源正相關(guān),未來通信領(lǐng)域 FPGA 單顆成本也將上升,目前基站收發(fā)器中的 FPGA 單價通常在幾百元人民幣的范圍,未來有望進一步提高。收發(fā)器的主要成本和功耗由基帶部分貢獻,未來技術(shù)復(fù)雜度將再次推升收發(fā)器成本,進而傳導(dǎo)到基站 AAU 價格上升。
量增:5G 帶來的出貨量提高來源于兩方面,1. 通信基站數(shù)量提高帶動 FPGA 零部件用量提高。5G 初期基站鋪設(shè)數(shù)量環(huán)比提高,另一方面由于 5G 信號衰減較快,小基站需求量巨大,未來十年有望超 1000 萬座,同比 4G 時期增長明顯。2. 單基站 FPGA 用量提高帶動 FPGA 通信市場用量整體提高。由于 5G Massive MIMO的高并發(fā)處理需求,單基站 FPGA 用量有望從 4G 時期 2-3 塊提高到 5G 時期 4-5塊,將帶動 FPGA 整體用量。
2)自動駕駛漸成熟,增量空間大門打開
汽車半導(dǎo)體 389 億市場規(guī)模,F(xiàn)PGA 目前僅占 2.4%,自動駕駛發(fā)展將提高 FPGA價值占比。汽車芯片分為主控芯片和功能芯片(MCU)。主控芯片包括 GPU、FPGA、ASIC 等,F(xiàn)PGA 在汽車多個領(lǐng)域都有應(yīng)用,尤其在相機和傳感器中的應(yīng)用已經(jīng)相對成熟。
汽車半導(dǎo)體市場規(guī)模
根據(jù) Bloomberg 數(shù)據(jù),汽車半導(dǎo)體市場規(guī)模 2017 年達到 388.6 億美元,其中 FPGA 為 9.5 億美元,占比僅 2.44%。FPGA 依托其靈活性及并行處理能力,在汽車的攝像頭及激光雷達領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。自動駕駛技術(shù)的發(fā)展將提高 FPGA 在汽車半導(dǎo)體中的價值占比。
汽車半導(dǎo)體市場份額
FPGA 巨頭搶道智能駕駛,L5 級產(chǎn)品值得期待。目前賽靈思布局主要在 L1-L3,NVIDIA 和 Intel 的最新系列產(chǎn)品劍指 L5 完全自動駕駛。但是由于政策影響加上自動駕駛事故頻發(fā),即使技術(shù)達到 L5 級別,仍無法在全球道路上實現(xiàn) L5 操作。
2018 年賽靈思完成對深鑒科技的收購后進一步加強其在汽車領(lǐng)域的布局。目前賽靈思的 FPGA 自動駕駛解決方案的客戶包括百度、海康威視、中科慧眼、元橡科技、極目科技等。截至 2018 年,賽靈思的產(chǎn)品在 29 個 OEM 品牌的 111 種車型上得到了應(yīng)用。在激光雷達芯片領(lǐng)域,賽靈思占有約 90%的市場。
賽靈思汽車領(lǐng)域應(yīng)用車型數(shù)持續(xù)提高
FPGA 在未來汽車中主要應(yīng)用在 ADAS/AD 系統(tǒng)、馬達控制、激光雷達、車載信息娛樂系統(tǒng)和駕駛員信息系統(tǒng),成長空間可期。以 FPGA 巨頭 Xilinx 為例,賽靈思在汽車上已經(jīng)形成了自生成熟的閉環(huán)的生態(tài)系統(tǒng),提供從高級駕駛員輔助駕系統(tǒng)(ADAS)、自動駕駛(AD)、激光雷達到車載信息娛樂系統(tǒng)(IVI)和駕駛員信息(DI)的全方面支持。ADAS/AD 領(lǐng)域是賽靈思未來中長期的增長點。而汽車級 ACAP 平臺的推出則是實現(xiàn)自動化駕駛 L4 的基礎(chǔ)。未來智能駕駛技術(shù)逐漸成熟,F(xiàn)PGA 用量提升空間巨大。
汽車領(lǐng)域芯片應(yīng)用
3)數(shù)據(jù)中心部署 FPGA,AI 加速卡拉動 FPGA 需求
數(shù)據(jù)中心邏輯芯片是百億美元市場,低延遲+高吞吐奠定 FPGA 核心優(yōu)勢。根據(jù)Intel 披露的數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域邏輯芯片市場規(guī)模 2017 年達 25 億美元,2022 年有望達到 80-100 億美元。數(shù)據(jù)中心 FPGA 主要用在硬件加速,相比 GPU,F(xiàn)PGA在數(shù)據(jù)中心的核心優(yōu)勢在于低延遲及高吞吐。
微軟 Catapult 項目在數(shù)據(jù)中心使用FPGA 代替 CPU 方案后,處理 Bing 的自定義算法時快出 40 倍,加速效果顯著。數(shù)據(jù)中心對芯片性能有較高要求,硬件即服務(wù)模式下,未來更多數(shù)據(jù)中心采納FPGA 方案將提高 FPGA 在數(shù)據(jù)中心芯片中的價值占比。
AI 應(yīng)用場景的 FPGA 市場規(guī)模
AI 場景中 FPGA 市場規(guī)模 2023 年有望達 52 億美元,未來五年復(fù)合增速達 38.4%。FPGA 由于其靈活性及高速運算能力,在 AI 加速卡領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,根據(jù) Semico Research 的數(shù)據(jù),AI 領(lǐng)域 FPGA 市場規(guī)模 2023 年有望達 52 億美元,相比于目前63 億美元的 FPGA 市場,AI 領(lǐng)域的應(yīng)用不可小覷。
FPGA 在 AI 領(lǐng)域處理效率及靈活性具有顯著優(yōu)勢,未來伴隨 AI 技術(shù)發(fā)展迎來增長。在加速二值化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(BNN)中比較 FPGA、CPU、GPU 和 ASIC,F(xiàn)PGA提供了超過 CPU 和 GPU 的效率。即使 CPU 和 GPU 提供高峰理論性能,它們也沒有得到有效利用,因為 BNN 依賴于更適合定制硬件的二進制 bit 級操作。盡管ASIC 仍然更高效,但 FPGA 具有更高的靈活性,無需鎖定固定的 ASIC 解決方案。
國產(chǎn)替代疊加行業(yè)增長,國產(chǎn)廠商將進入增長快車道
全球 FPGA 市場在 5G 和 AI 兩大驅(qū)動因子下未來預(yù)計享有穩(wěn)健增長,而目前國內(nèi) 100 億人民幣市場中,國產(chǎn)廠商占比僅 4%,國產(chǎn)率極低。未來隨著國產(chǎn) FPGA廠商技術(shù)突破,國產(chǎn)替代進程下,替代廠商增速有望顯著高于行業(yè)平均,估值和業(yè)績有望雙增。我們認為國產(chǎn)替代仍是 FPGA 行業(yè)投資主線,建議關(guān)注國產(chǎn) FPGA廠商及其相關(guān)公司的投資機會。
國內(nèi) FPGA 廠商主要有 8 家:紫光同創(chuàng)、國微電子、成都華微電子、安路科技、智多晶、高云半導(dǎo)體、上海復(fù)旦微電子和京微齊力。目前營收規(guī)模均較小,國產(chǎn)FPGA 目前還處于起步期,專利數(shù)和國外企業(yè)有較大差距。產(chǎn)品角度來看,國產(chǎn)FPGA 在硬件性能指標上也遠落后于 Xilinx 及 Altera。
近年來國產(chǎn) FPGA 雖落后但追趕進度較快,繼紫光同創(chuàng)開發(fā)出中國唯一一款自處產(chǎn)權(quán)千萬門級高性能 FPGA PGT180H 以來,上海復(fù)旦微電子于 2018 年 5 月在第二屆中國高校科技成果交易會上發(fā)布了新一代自主知識產(chǎn)權(quán)億門級 FPGA 產(chǎn)品,新產(chǎn)品,填補了國內(nèi)超大規(guī)模億門級 FPGA 的空白。未來隨著更多企業(yè)技術(shù)突破,國產(chǎn)替代進程將持續(xù)推進。
國內(nèi) FPGA 主要玩家
之前京微齊力創(chuàng)始人王海力在接受半導(dǎo)體行業(yè)觀察采訪的時候也談到,我們國產(chǎn)FPGA正在拉近與Lattice等廠商的距離,國產(chǎn)FPGA也正在逐步吞噬Lattice和一部分小容量的Xilinx/Intel的市場和客戶。替代10K/20K邏輯處理和CPLD市場,在LED顯示以及消費屏顯等方面,國內(nèi)客戶也開始考慮國內(nèi)FPGA廠商的芯片與方案。
對于國產(chǎn)FPGA的未來發(fā)展,王海則認為,國內(nèi)廠商仍需堅持走自主可控+自主創(chuàng)新這條路,在FPGA內(nèi)核、異構(gòu)計算技術(shù)、芯片工藝制程與封裝實現(xiàn)、EDA工具鏈與軟件處理能力、以及應(yīng)用軟IP建設(shè)等多方面下苦功夫,逐步構(gòu)建國產(chǎn)FPGA芯片+應(yīng)用生態(tài)圈。
當前全球集成電路的發(fā)展呈現(xiàn)融合互動、綜合競爭、跨越創(chuàng)新的特點,高端FPGA芯片的競爭已不單純是FPGA芯片自身的競爭,而更多地體現(xiàn)在其芯片基礎(chǔ)架構(gòu)與軟件工具與應(yīng)用滲透上的創(chuàng)新,以及與FPGA芯片協(xié)同的上下游產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設(shè)上的競爭。
上海安路信息科技有限公司副總經(jīng)理黃志軍在第三屆中國(上海)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇上也表示,國產(chǎn)FPGA與國際廠商還有很大的水平差距。首先是制造工藝方面,國產(chǎn)廠商目前達到28nm,但國際廠商已達7nm;其次是硬件架構(gòu)方面,國外廠商已經(jīng)達到ACAP異構(gòu)NOC,而國產(chǎn)廠商仍然是傳統(tǒng)FPGA整列架構(gòu)以及單核CP;在軟件能力方面,國內(nèi)目前只有兩家具有商用軟件全流程技術(shù)、其他都需要外購邏輯綜合工具;在產(chǎn)品豐富度方面,國產(chǎn)廠商只有3個系列10余款芯片,而國外廠商已經(jīng)發(fā)展到10代,擁有30個系列、數(shù)百款芯片;在應(yīng)用領(lǐng)域方面,國產(chǎn)廠商僅發(fā)展到通信設(shè)備、工業(yè)控制、消費電子的部分領(lǐng)域,而國外廠商已經(jīng)實現(xiàn)大部分領(lǐng)域通用。
黃志軍總結(jié)道,中國FPGA的新起點在于,首先通信用FPGA需要最高的民品質(zhì)量保證,同時低價永遠不是可持續(xù)的,最后創(chuàng)新高性能產(chǎn)品才是國產(chǎn)廠商的目標。想要拉近與國際廠商的距離,國產(chǎn)廠商需要突破國產(chǎn)FPGA技術(shù)瓶頸,突破國產(chǎn)FPGA芯片的技術(shù)瓶頸突破國產(chǎn)FPGA的質(zhì)量瓶頸。以“質(zhì)量第一”為目標,當中國FPGA產(chǎn)業(yè)進入“質(zhì)量取勝”的時代時,勝利也就來了。
高云半導(dǎo)體研發(fā)副總裁王添平也在同一個會議上談到,目前國產(chǎn)FPGA廠商與國外巨頭相比,仍然存在較大差距。但國內(nèi)也有不少廠商在不斷努力。雖然生產(chǎn)規(guī)模相對較小,但目前商用廠家及市場已經(jīng)開發(fā)產(chǎn)品集成中在低密度或者中密度;排名前幾名自主FPGA軟件基本可用;出貨集中在中低密度,相互競爭激烈;對國外產(chǎn)品有一定壓力;量產(chǎn)良率、可靠性管控,隨出貨量上揚得到有效提升;有經(jīng)驗的研發(fā)、市場人才缺乏,大多通過挖角或培養(yǎng);芯片性能接近或部分超出國外同類產(chǎn)品;單顆芯片出貨累計百萬、千萬,行業(yè)中國仍然是屈指可數(shù)。
同時研究所或非商業(yè)廠家軟硬件已經(jīng)開始逐步進入正向開發(fā),并且研究的器件規(guī)模較大。
王添平進一步指出,對于國產(chǎn)FPGA廠商來說,目前不少優(yōu)秀國際人才的加盟給國產(chǎn)企業(yè)添加了新的活力。市場也給國產(chǎn)FPGA提供了千載難逢的機遇,國家政策在支持與傾斜,國內(nèi)整體集成電路發(fā)展水平也在提升,因此現(xiàn)在正是國產(chǎn)FPGA廠商發(fā)展的良好機遇。但國內(nèi)FPGA廠商也存在器件規(guī)模相對較小,軟硬件性能有一定差距,量產(chǎn)管理欠缺以及人才分散的問題。王添平提出,國內(nèi)FPGA廠商應(yīng)該抓住國產(chǎn)替代存量市場,深入5G、AI邊緣,消費等新需求,布局全球。同時鼓勵公司創(chuàng)新、國際國內(nèi)專利申請,逐步形成競爭力。
紫光同創(chuàng)市場總監(jiān)呂喆在日前接受半導(dǎo)體行業(yè)觀察采訪時也強調(diào),F(xiàn)PGA門檻非常高,F(xiàn)PGA這條賽道可以說是一條崎嶇的山路,幾十年來一直被少數(shù)幾家美國廠商壟斷。而我國FPGA起步較晚,加之國外企業(yè)在技術(shù)和專利方面的壁壘,國內(nèi)在整個FPGA產(chǎn)業(yè)鏈上與國外差距依然非常大,包括在技術(shù)積累、專利數(shù)量、人才儲備、制程工藝、邏輯規(guī)模、性能指標、生產(chǎn)和供應(yīng)鏈能力、研發(fā)投入、生態(tài)和行業(yè)整合能力等多個方面。
在他看來,對于國內(nèi)FPGA企業(yè)而言,首要任務(wù)是提升產(chǎn)品性能、穩(wěn)定性及易用性等,不斷地加快產(chǎn)品迭代速度,只有這樣才能逐步縮小差距。作為國內(nèi)FPGA領(lǐng)導(dǎo)廠商,紫光同創(chuàng)在高、中、低端產(chǎn)品都有全方位的布局,全面覆蓋通信、網(wǎng)絡(luò)安全、工業(yè)控制、數(shù)據(jù)中心、消費電子等多個應(yīng)用領(lǐng)域,不但保障了國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品研發(fā),還在部分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了國產(chǎn)化應(yīng)用。
審核編輯:郭婷
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