日前，在一次軍民融合展會(huì)上，中國(guó)電科下屬單位展示了完全正向設(shè)計(jì)的3500萬(wàn)門(mén)級(jí)FPGA。隨后，中國(guó)電子下屬單位公開(kāi)宣布成功研發(fā)7000萬(wàn)門(mén)級(jí)FPGA。在特朗普親自否決傳說(shuō)中有中資背景，總部在美國(guó)的私募基金CanyonBridge收購(gòu)美國(guó)FPGA設(shè)計(jì)公司萊迪思之后，中國(guó)電科和中國(guó)電子在FPGA上取得的技術(shù)突破非常振奮人心。

雖然這兩款FPGA和賽靈思、阿爾特拉這樣的巨頭差距很大，但從FPGA規(guī)模上看，已經(jīng)超出現(xiàn)有的國(guó)產(chǎn)FPGA一大截的水平，對(duì)于一些特殊領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，已經(jīng)可以解決部分有無(wú)的問(wèn)題。

FPGA是一種非常重要的芯片

FPGA是現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是一個(gè)可以在其上編程的芯片，用戶可以在FPGA上編程實(shí)現(xiàn)一個(gè)特殊的硬件加速算法。目前，這種芯片主要有三個(gè)應(yīng)用方向。

一是用在各自軍用裝備上。一個(gè)大型相控陣?yán)走_(dá)有幾千個(gè)TR組件，幾個(gè)TR組件組成一個(gè)小的處理單元對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換和預(yù)處理，每個(gè)單元就含一個(gè)FPGA，用來(lái)做數(shù)據(jù)處理。紅外設(shè)備上也需要FPGA，美國(guó)國(guó)防后勤局就曾采購(gòu)過(guò)賽靈思的FPGA用于監(jiān)視、偵察和火控系統(tǒng)中紅外傳感器的數(shù)據(jù)處理。

二是用在通信設(shè)備商。比如華為和中興的多種通信設(shè)備，通信基站其實(shí)就是一個(gè)小相控陣，這就必須采用FPGA進(jìn)行數(shù)據(jù)處理?，F(xiàn)有的通信設(shè)備也離不開(kāi)FPGA，比如前段時(shí)間美國(guó)制裁中興通訊，F(xiàn)PGA也位列制裁名單之上，而華為和中興所需的FPGA大多依賴于從賽靈思和阿爾特拉等美國(guó)公司進(jìn)口。可以說(shuō)，如果美國(guó)在FPGA上卡中國(guó)脖子，中國(guó)5G通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)勢(shì)必會(huì)受到一定影響。

三是芯片設(shè)計(jì)公司用來(lái)仿真。FPGA有一個(gè)稱呼叫做“萬(wàn)能芯片”，也就是把代碼燒進(jìn)去，就可以把FPGA變成所需要的芯片。這一特性使FPGA被廣泛用于芯片仿真。什么意思呢？比如龍芯設(shè)計(jì)了一款CPU，要拿去流片的話，萬(wàn)一流片失敗，很可能就是數(shù)百萬(wàn)美元的損失。在這種情況下，那就把代碼燒進(jìn)FPGA來(lái)測(cè)試一下，通過(guò)這種測(cè)試發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題，降低流片風(fēng)險(xiǎn)。

也許有人會(huì)說(shuō)，既然是“萬(wàn)能芯片”，直接買FPGA把代碼燒進(jìn)去不就得了，何必專門(mén)去流片呢？這主要是因?yàn)镕PGA價(jià)格非常貴，像國(guó)內(nèi)IC設(shè)計(jì)公司從賽靈思采購(gòu)的FPGA，高端產(chǎn)品要40多萬(wàn)元人民幣一片，而英特爾普通的CPU（PHI那種例外），一般也就幾百、幾千上萬(wàn)元人民幣。另外，F(xiàn)PGA燒進(jìn)代碼后主頻也很低，一般在100MHz左右，作為對(duì)比英特爾、AMD 最新CPU的主頻都在4G左右。因此，F(xiàn)PGA更多的被用于仿真，以降低CPU流片的風(fēng)險(xiǎn)。

另外，在醫(yī)療領(lǐng)域，F(xiàn)PGA被用于聲波檢測(cè)儀、CT掃描儀、核磁共振等設(shè)備。而隨著物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子、機(jī)器人、無(wú)人駕駛的興起，F(xiàn)PGA可能會(huì)獲得更為廣泛的應(yīng)用。

本次技術(shù)突破實(shí)現(xiàn)了技術(shù)上的飛躍

進(jìn)入FPGA這個(gè)行業(yè)的門(mén)檻很高。過(guò)去十多年時(shí)間里，Intel、IBM、摩托羅拉、飛利浦、東芝、三星等60多家公司曾試圖涉足該領(lǐng)域，除Intel以167億美元收購(gòu)阿爾特拉成功進(jìn)軍該領(lǐng)域之外，其余公司紛紛折戟沉沙。國(guó)內(nèi)曾經(jīng)的領(lǐng)頭羊，京微雅格在承接了核高基項(xiàng)目之后，還是陷入了經(jīng)營(yíng)困難，最后人才大量流失到國(guó)內(nèi)其他FPGA公司中。

FPGA之所以這么難，主要是因?yàn)槭袌?chǎng)容量小，巨額投資收回成本難；行業(yè)高度集中，后發(fā)者很難和巨頭對(duì)抗；賽靈思、阿爾特拉兩家引領(lǐng)者修筑專利壁壘，堵塞后進(jìn)道路；FPGA的特殊性必須拼高端，直接與巨頭拼刺刀，無(wú)法走先低價(jià)搶占低端市場(chǎng)，再一步一步走向中高端的發(fā)展模式。

正是因此，全球FPGA市場(chǎng)基本被美國(guó)“2大2小”四家公司壟斷。國(guó)內(nèi)FPGA廠商大多處于比較艱難的發(fā)展階段，市場(chǎng)份額很低，同創(chuàng)國(guó)芯董事長(zhǎng)祝昌華在一次發(fā)布會(huì)上曾表示：“全球FPGA芯片市場(chǎng)規(guī)模大約50億美元左右，其中中國(guó)約15億美元。由于行業(yè)的技術(shù)以及資本門(mén)檻比較高，美國(guó)廠商占據(jù)了壟斷地位，在中國(guó)15億美元的市場(chǎng)當(dāng)中，國(guó)產(chǎn)FPGA產(chǎn)品所占市場(chǎng)份額約2%?！?/p>

除了市場(chǎng)份額低之外，國(guó)內(nèi)廠商在技術(shù)水平上和國(guó)外大廠的差距也很大。雖然國(guó)內(nèi)FPGA廠商有百家爭(zhēng)鳴之勢(shì)，但基本分布在中低端市場(chǎng)，大多是一些1000萬(wàn)門(mén)級(jí)左右的FPGA，少數(shù)達(dá)到2000萬(wàn)門(mén)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(gòu)的結(jié)果，比如京微雅閣就依靠美國(guó)CSwitch公司開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的Tile架構(gòu)。

本次中國(guó)電科的3500萬(wàn)門(mén)級(jí)FPGA和中國(guó)電子7000萬(wàn)門(mén)級(jí)FPGA，則是非常振奮人心的技術(shù)突破。雖然具體參數(shù)還有待進(jìn)一步披露，但在規(guī)模上，相對(duì)于國(guó)內(nèi)眾多商業(yè)公司，已經(jīng)是一騎絕塵了，已經(jīng)可以滿足很多領(lǐng)域的使用需要，解決有無(wú)問(wèn)題。比如某新銳戰(zhàn)機(jī)上的有源相控陣?yán)走_(dá)，就采用了體制內(nèi)單位設(shè)計(jì)的自主FPGA。

因此，本次中國(guó)電子和中國(guó)電科取得技術(shù)突破意義非常大，解決特定領(lǐng)域的卡脖子問(wèn)題，畢竟十幾萬(wàn)、幾十萬(wàn)一片的芯片不像英特爾的CPU那樣，民間有大量庫(kù)存，何況軍品和民品也有很大差別。一旦發(fā)生緊急情況，現(xiàn)有庫(kù)存消耗殆盡的情況下，將嚴(yán)重影響高精尖武器和信息化裝備的補(bǔ)充。

雖然在很多方面，自主FPGA已經(jīng)解決了有無(wú)的問(wèn)題。不過(guò)，在商用領(lǐng)域，體制內(nèi)單位的FPGA還很難替換掉賽靈思和阿爾特拉的產(chǎn)品。畢竟在性能上，國(guó)內(nèi)單位和賽靈思、阿爾特拉的FPGA差距還是非常大的。業(yè)內(nèi)人士很明確的表示，自主FPGA還是頂不上去，目前只能用美國(guó)的FPGA。

結(jié)語(yǔ)

一直以來(lái)，中國(guó)寄希望于從國(guó)外收購(gòu)技術(shù)。然而，紫光海外收購(gòu)或合資的失利已經(jīng)證明了，這條路走不通。正是因此，紫光最后選擇了從中國(guó)***、韓國(guó)、日本挖人，走自主研發(fā)之路。就FPGA來(lái)說(shuō)，實(shí)踐也證明，技術(shù)引進(jìn)之路走不通。

即便Canyon Bridge都已經(jīng)和萊迪思談妥了，但依然遭遇美國(guó)外國(guó)投資委員會(huì)的審查。由于萊迪思也非常愿意被Canyon Bridge收購(gòu)，一再申請(qǐng)放行。只不過(guò)，萊迪思的苦苦哀求遇上了特朗普，特朗普動(dòng)用總統(tǒng)特權(quán)將收購(gòu)的希望徹底破滅。

本次中國(guó)電子和中國(guó)電科在FPGA上取得的成績(jī)，則充分說(shuō)明了，自主研發(fā)的路是完全能夠走通的。一些專家和領(lǐng)導(dǎo)“技術(shù)引進(jìn)失敗，才選擇自主研發(fā)”，“把自主技術(shù)當(dāng)作與國(guó)外合資的籌碼，一旦合資立馬把自主技術(shù)拋開(kāi)”的思路和做法是值得反思的。