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國產(chǎn)FPGA市場(chǎng)格局及進(jìn)展

摘要：FPGA作為通信、航天、軍工等領(lǐng)域的關(guān)鍵核心器件，是保障國家戰(zhàn)略安全的重要支撐基礎(chǔ)。近年來，隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和人工智能的發(fā)展，F(xiàn)PGA的應(yīng)用領(lǐng)域得到快速擴(kuò)張。 FPGA作為通信、航天、軍工等領(lǐng)域的關(guān)鍵核心器件，是保障國家戰(zhàn)略安全的重要支撐基礎(chǔ)。近年來，隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和人工智能的發(fā)展，F(xiàn)PGA的應(yīng)用領(lǐng)域得到快速擴(kuò)張。然而，長期以來，F(xiàn)PGA市場(chǎng)都處于美國的絕對(duì)壟斷之下，這對(duì)中國毫無疑問是一個(gè)隱患--如果沒有FPGA，90%以上的大型軍用電子設(shè)備將難以發(fā)揮作用。為了滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防需求，打破美國的壟斷，中國政府多年來投入了數(shù)百億科研經(jīng)費(fèi)，通過逆向工程方式仿制美國對(duì)我禁運(yùn)的FPGA產(chǎn)品。但由于知識(shí)產(chǎn)權(quán)、生產(chǎn)工藝和軟件技術(shù)等多方面的限制，仿制品種有限，技術(shù)無法突破，還難以滿足國家安全的需要。近幾年FPGA作為“中國強(qiáng)芯”戰(zhàn)略產(chǎn)品的重頭戲之一，國內(nèi)FPGA廠商如紫光同創(chuàng)、復(fù)旦微電子、華微電子、中電科58所、航天772所所、京微雅格、高云半導(dǎo)體、上海安路、西安智多晶、上海遨格芯等，雖然積累了一定的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，在FPGA國產(chǎn)化有所突破，但產(chǎn)品還未能進(jìn)入主流市場(chǎng)，與國際巨頭存在較大的差距，不論從產(chǎn)品性能、功能、功耗、軟件、應(yīng)用支撐上都有差距。接下來就讓我們跟進(jìn)一下這些企業(yè)的最新進(jìn)展。紫光同創(chuàng)深圳市紫光同創(chuàng)電子有限公司是國內(nèi)唯一一家覆蓋高端、中端、低端等多層次FPGA市場(chǎng)應(yīng)用需求的廠商，產(chǎn)品覆蓋通信網(wǎng)絡(luò)、信息安全、人工智能、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)等各行各業(yè)。早在2015年，在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)千萬門級(jí)規(guī)模的全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)Titan系列高性能FPGA及配套開發(fā)工具，是目前唯一能支持和實(shí)現(xiàn)大規(guī)模FPGA全流程開發(fā)設(shè)計(jì)的國內(nèi)FPGA廠商。這一系列產(chǎn)品的成功實(shí)現(xiàn)，標(biāo)志著中國FPGA產(chǎn)業(yè)真正具備了研制全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)高性能FPGA的能力，體現(xiàn)了中國FPGA芯片和EDA軟件設(shè)計(jì)水平的巨大飛越。目前PGT180H芯片已經(jīng)通過中興通訊和新華三通信等設(shè)備廠商的全部系統(tǒng)驗(yàn)證，開始批量供貨，成為唯一一款在通信設(shè)備市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)出貨的國產(chǎn)FPGA。

紫光同創(chuàng) Titan系列高性能FPGA 京微雅格2003年，京微雅格的前身在美國硅谷創(chuàng)立，2005年公司遷至北京，主要從事FPGA開發(fā)。京微雅格多年來布局了“山”“河”“云”“星”四個(gè)產(chǎn)品系列，計(jì)劃從低端一步步向中高端市場(chǎng)邁進(jìn)。其推出的 CME-C1容量達(dá)2000萬門級(jí)別，在中低端市場(chǎng)局部實(shí)現(xiàn)了對(duì)國外FPGA的替換。 2016年5月，京微雅格經(jīng)營遭遇困境，一度被傳倒閉，后京微雅格回應(yīng)：“公司在經(jīng)營上發(fā)生了一定的困難，但是沒有出現(xiàn)公司倒閉的情況，核心管理團(tuán)隊(duì)依然堅(jiān)守崗位，公司在尋求重組。”2017年6月，京微雅格留守人員成立“京微齊力（齊力科技）”，原公司以存續(xù)的狀態(tài)繼續(xù)維持著，同時(shí)將其所有產(chǎn)品、技術(shù)等全部獨(dú)家授權(quán)給現(xiàn)公司使用。京微齊力內(nèi)部目前正在用自己的小規(guī)模容量的FPGA產(chǎn)品做一些簡單的AI應(yīng)用。除了繼續(xù)銷售原有的FPGA芯片之外，正在研發(fā)新一代面向人工智能/智能制造等應(yīng)用領(lǐng)域的AiPGA芯片、異構(gòu)計(jì)算HPA芯片、嵌入式可編程eFPGA IP核，產(chǎn)品市場(chǎng)將涵蓋云端服務(wù)器、物聯(lián)網(wǎng)、消費(fèi)類智能終端以及國家通信/工業(yè)/電力/軍用/醫(yī)療等核心基礎(chǔ)設(shè)施。這或許可以稱為京微雅格的一種延續(xù)。復(fù)旦微電子/復(fù)旦微電子學(xué)院上海復(fù)旦微電子集團(tuán)股份有限公司是國內(nèi)從事超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)、開發(fā)和提供系統(tǒng)解決方案的專業(yè)公司，而復(fù)旦微電子學(xué)院應(yīng)該算國內(nèi)比較少的自主研發(fā)FPGA的研究機(jī)構(gòu)。復(fù)旦微電子也有FPGA產(chǎn)品，估計(jì)和復(fù)旦微電子學(xué)院的FPGA是同源的。不過它家的東西是只供應(yīng)軍方的，但是軍方有多少東西在用就不得而知了。另一方面，猜想軍方不想讓別人知道這個(gè)FPGA有沒有什么缺陷，所以不允許其公開銷售。兩家已經(jīng)展開合作，其自主可控的FPGA器件與配套軟件系統(tǒng)取得重要突破，與復(fù)旦微電子集團(tuán)股份有限公司緊密合作建立了“FPGA創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”，協(xié)同加大力度攻關(guān)千萬門級(jí)FPGA器件的技術(shù)難題。華微電子成都華微電子科技有限公司是國家"909"工程集成電路設(shè)計(jì)公司和國家首批認(rèn)證的集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)，隸屬于中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)，由中國華大集成電路設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司、成都成電大學(xué)科技園有限公司、成都創(chuàng)新風(fēng)險(xiǎn)投資有限公司、成都華微員工團(tuán)隊(duì)四家股東共同投資創(chuàng)辦。其第四代 FPGA 產(chǎn)品采用 90nm 工藝代表國內(nèi)最高水平，目前已大規(guī)模應(yīng)用于各軍工企業(yè)和研究所。2017年，其600萬門級(jí)FPGA成功實(shí)現(xiàn)在國家保密通訊交換機(jī)上的商業(yè)化應(yīng)用，完成了千萬門級(jí)FPGA研發(fā)，在高端FPGA領(lǐng)域形成國產(chǎn)化替代能力，保障了國家重點(diǎn)工程需求；其7000萬門級(jí)FPGA項(xiàng)目成功獲批國家“核心電子器件、高端通用芯片及基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品”項(xiàng)目。中電58所中國電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所，是超大規(guī)模集成電路研究、開發(fā)、生產(chǎn)的國家重點(diǎn)骨干研究所。研究所位于風(fēng)景秀麗的無錫太湖之濱，全所現(xiàn)有職工800余名，研究所以數(shù)字集成電路研究開發(fā)為主，擁有集成電路設(shè)計(jì)、制版、工藝、測(cè)試、封裝及可靠性的完整配套能力，通過了ISO9001-2000質(zhì)量管理體系認(rèn)證，創(chuàng)造過我國集成電路發(fā)展各個(gè)階段的領(lǐng)先水平。近年來開發(fā)完成了DSP、MCU、AD/DA、E2PROM、嵌入式ASIC等上百個(gè)品種集成電路，擁有完整的0.5～1.2um的ASIC設(shè)計(jì)庫，可進(jìn)行0.18um以上的ASIC、0.35um以上的CMOS、1.2um以上的BiCMOS、0.8～1.5um的CDMOS等產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)。具備研發(fā)、生產(chǎn)百萬門級(jí)實(shí)用化ASIC能力。航天772所由于保密原因，沒能收集到更多資料。但是可以明確的一點(diǎn)是，現(xiàn)在中國航天航空級(jí)FPGA芯片供貨大戶之一就是772所。772所從2002年開始從事高可靠的FPGA設(shè)計(jì)、封裝、測(cè)試及可靠性評(píng)估工作，目前已形成一直專業(yè)從事高可靠應(yīng)用的FPGA研制團(tuán)隊(duì)，在高可靠和高等級(jí)FPGA和PROM設(shè)計(jì)、封裝、測(cè)試及應(yīng)用等方面形成自主核心技術(shù)及系列產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了中國自己的“航天百變芯”。高云半導(dǎo)體廣東高云半導(dǎo)體科技股份有限公司于2014年1月在創(chuàng)立。公司以國產(chǎn)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(shí)產(chǎn)權(quán)的民族品牌FPGA 芯片，提供集設(shè)計(jì)軟件、IP核、參照設(shè)計(jì)、開發(fā)板、定制服務(wù)等一體化完整解決方案的民營高科技公司。2016年已完成中低密度的產(chǎn)品布局。目前高云半導(dǎo)體產(chǎn)品有2個(gè)家族、4個(gè)系列、 11個(gè)型號(hào)、50+種封裝的芯片，EDA開發(fā)軟件持續(xù)改進(jìn)已更新至1.7.9版本。

高云產(chǎn)品研發(fā)路線高云FPGA產(chǎn)品分“小蜜蜂家族”和“晨熙家族”，以55nm級(jí)別以上的FPGA芯片為主導(dǎo)產(chǎn)品，定位中高端和中等規(guī)模的FPGA芯片。其中晨熙家族產(chǎn)品屬于中密度FPGA代表，采用55nm SRAM制造工藝，包括GW2A-55、GW2A-18、GW2AR-18三個(gè)型號(hào)，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于通信網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)控制、工業(yè)視頻、服務(wù)器、消費(fèi)電子等領(lǐng)域。另一個(gè)小蜜蜂家族產(chǎn)品主要面向低密度FPGA市場(chǎng)，采用55nm嵌入式Flash+SRAM制造工藝，該家族包含GW1N、GW1NR兩個(gè)系列，除了可滿足傳統(tǒng)通信、工業(yè)控制、視頻監(jiān)控等領(lǐng)域的應(yīng)用需求外，還為消費(fèi)類行業(yè)客戶提供了更多的選擇。安路科技上海安路信息科技有限公司成立于2011年，專注于為客戶提供高性價(jià)比的可編程邏輯器件（FPGA）、可編程系統(tǒng)級(jí)芯片（SOC）、定制化可編程芯片、及相關(guān)軟件設(shè)計(jì)工具和創(chuàng)新系統(tǒng)解決方案。公司的創(chuàng)始人及核心運(yùn)營團(tuán)隊(duì)由來自世界著名的FPGA公司和EDA公司的海內(nèi)外高級(jí)技術(shù)、運(yùn)營管理人才，以及學(xué)術(shù)界資深FPGA專家組成，從業(yè)經(jīng)驗(yàn)均超過10年。安路科技 ELF2M4500 SOC FPGA 安路科技于2015年推出其第一代FPGA AL3-10，目前已形成“Elf（精靈）系列CPLD、Eagle（獵鷹）系列低成本FPGA、Phoenix （鳳凰）系列高性能FPGA、集成處理器SOC FPGA、千萬門級(jí)FPGA IP”等三個(gè)系列二十余款芯片產(chǎn)品，成功量產(chǎn)，并進(jìn)入了視頻顯示、通信接入、工業(yè)控制、金融機(jī)具等多個(gè)行業(yè)。2017年5月，安路科技獲華大半導(dǎo)體投資，為其向更復(fù)雜技術(shù)、更先進(jìn)工藝制程發(fā)展提供資金和平臺(tái)支撐。2017年10月，安路科技針對(duì)工業(yè)控制、視頻橋接、接口擴(kuò)展、IOT應(yīng)用和通信等市場(chǎng)，推出了第二代“小精靈”ELF2系列高性能、微安級(jí)低功耗FPGA，以及相應(yīng)的配套開發(fā)軟件。ELF2系列芯片可廣泛應(yīng)用于伺服驅(qū)動(dòng)、工業(yè)控制、國防軍工、物聯(lián)網(wǎng)、通信接入等多個(gè)領(lǐng)域。作為擁有軟、硬件完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)可編程邏輯器件， ELF2的量產(chǎn)將進(jìn)一步推動(dòng)國產(chǎn)FPGA市場(chǎng)成長，打破國外長期壟斷的局面。西安智多晶西安智多晶微電子有限公司成立于2012年11月，是由海外留學(xué)生歸國創(chuàng)設(shè)的高科技企業(yè)。智多晶微電子專心致力于成為中國第一大可編程邏輯電路（FPGA與CPLD）集成電路制造和應(yīng)用供應(yīng)商。

智多晶 HqFpga設(shè)計(jì)流程圖智多晶緊緊抓住可編程邏輯電路器件研發(fā)的技術(shù)核心，在LED驅(qū)動(dòng)、高端醫(yī)療、智能儀表、工業(yè)控制等四大應(yīng)用領(lǐng)域研發(fā)創(chuàng)新并推出相關(guān)產(chǎn)品，提供高質(zhì)量，低功耗，低成本，馬上可投入量產(chǎn)的系統(tǒng)集成解決方案?，F(xiàn)有產(chǎn)品Seagull 1000系列、sealion2000系列及在研seal 5000系列，并于2017年11月公布了其自主研發(fā)的HqFpgaTM RTL-to-FPGA全流程FPGA實(shí)現(xiàn)平臺(tái)。上海遨格芯上海遨格芯微電子有限公司(AGM)成立于2012年，是國內(nèi)領(lǐng)先的以可編程邏輯技術(shù)為基礎(chǔ), 提供應(yīng)用市場(chǎng)SoC芯片的半導(dǎo)體集成電路無生產(chǎn)線設(shè)計(jì)公司。由來自美國硅谷知名可編程邏輯 SoC 企業(yè)的團(tuán)隊(duì)和國內(nèi)資深工程團(tuán)隊(duì)創(chuàng)辦。遨格芯是以開發(fā)自主產(chǎn)權(quán)的編譯軟件開始，兼容切入現(xiàn)有FPGA軟件的生態(tài)鏈?？吹?a target="_blank">智能手機(jī)風(fēng)口的AGM也不失時(shí)機(jī)出了一款用于智能手機(jī)和loT的FPGA芯片，在助力客戶逐漸退出低端市場(chǎng)之時(shí)，把握住機(jī)會(huì)，通過價(jià)格優(yōu)勢(shì)搶奪低端市場(chǎng)。通過最近幾年的不斷地產(chǎn)品迭代和市場(chǎng)擴(kuò)展，AGM悄悄地積累了比較穩(wěn)定的客戶，產(chǎn)品線也開始豐富起來，成為了國內(nèi)FPGA的一批發(fā)展迅猛的黑馬。目前，遨格芯提供了國產(chǎn)銷量領(lǐng)先并最齊全的中低端FPGA產(chǎn)品線和高性能應(yīng)用SoC產(chǎn)品。以上這些廠商，在絕對(duì)壟斷下，靠自主研發(fā)與技術(shù)積累，突破了重重專利壁壘，從而解決了國內(nèi)自主FPGA從無到有的問題。然而，無法忽視一點(diǎn)是，國產(chǎn)FPGA基本分布在中低端市場(chǎng)，大多是一些1000萬門級(jí)左右的FPGA，少數(shù)達(dá)到2000萬門級(jí)的FPGA雖然也有自主研發(fā)的，但大多是逆向工程的產(chǎn)物，或商業(yè)收購的結(jié)果，比如京微雅閣就依靠美國CSwitch公司開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的Tile架構(gòu)。在對(duì)性能要求更高的應(yīng)用場(chǎng)合，自主FPGA依然很難替代XILINX和Intel（Altera）的產(chǎn)品。