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有人把它比作集成電路領(lǐng)域的“橡皮泥”，還有人稱(chēng)其為可編程的“萬(wàn)能芯片”，作為四大通用集成電路芯片之一，其重要性與 CPU、存儲(chǔ)器、DSP 齊平。
它是何方神圣？
我們來(lái)了解一下。
FPGA，即現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列，它是在 PAL、GAL、CPLD 等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物，是作為專(zhuān)用集成電路領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，是指一切通過(guò)軟件手段更改、配置器件內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)和邏輯單元，完成既定設(shè)計(jì)功能的數(shù)字集成電路。既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門(mén)電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。
特別是在云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)成為電子信息產(chǎn)業(yè)新熱點(diǎn)之際，F(xiàn)PGA 在這些領(lǐng)域之中都發(fā)揮著不可替代的作用。中國(guó)既是 FPGA 的重要應(yīng)用市場(chǎng)，也在 FPGA 產(chǎn)業(yè)上具有一定的基礎(chǔ)。近年來(lái)，中國(guó)廠商在國(guó)際 FPGA 產(chǎn)業(yè)生態(tài)中開(kāi)始擁有著相應(yīng)地位。國(guó)家在扶持 CPU、存儲(chǔ)器等集成電路產(chǎn)業(yè)之后，提前布局大數(shù)據(jù)、云計(jì)算產(chǎn)業(yè)，推動(dòng) FPGA 的發(fā)展已箭在弦上。
FPGA 的優(yōu)勢(shì)和不足
FPGA 優(yōu)點(diǎn)包括可編程靈活性高、開(kāi)發(fā)周期短、并行計(jì)算效率高等。
可編程靈活性高：與 ASIC 的全定制電路不同，F(xiàn)PGA 屬于半定制電路。理論上，如果 FPGA 提供的門(mén)電路規(guī)模足夠大，通過(guò)編程可以實(shí)現(xiàn)任意 ASIC 和 DSP 的邏輯功能。另外，編程可以反復(fù)，不像 ASIC 設(shè)計(jì)后固化不能修改。所以，F(xiàn)PGA 的靈活性也較高。實(shí)際應(yīng)用中，F(xiàn)PGA 的現(xiàn)場(chǎng)可重復(fù)編程性使開(kāi)發(fā)人員能夠用軟件升級(jí)包通過(guò)在片上運(yùn)行程序來(lái)修改芯片，而不是替換和設(shè)計(jì)芯片（設(shè)計(jì)和時(shí)間成本巨大），甚至 FPGA 可通過(guò)因特網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程升級(jí)。
開(kāi)發(fā)周期短：ASIC 制造流程包括邏輯實(shí)現(xiàn)、布線處理和流片等多個(gè)步驟，而 FPGA 無(wú)需布線、掩模和定制流片等，芯片開(kāi)發(fā)流程簡(jiǎn)化，F(xiàn)PGA 比 ASIC 的設(shè)計(jì)流程大幅減小。
并行計(jì)算效率高：FPGA 屬于并行計(jì)算，一次可執(zhí)行多個(gè)指令的算法，而傳統(tǒng)的 ASIC、DSP 甚至 CPU 都是串行計(jì)算，一次只能處理一個(gè)指令集，如果 ASIC 和 CPU 需要提速，更多的方法是增加頻率，所以 ASIC、CPU 的主頻一般較高。FPGA 雖然普遍主頻較低，但對(duì)部分特殊的任務(wù)，大量相對(duì)低速并行的單元比起少量高效單元而言效率更高。另外，從某種角度上說(shuō)，F(xiàn)PGA 內(nèi)部其實(shí)并沒(méi)有所謂的“計(jì)算”，最終結(jié)果幾乎是類(lèi)似于 ASIC“電路直給”，因此執(zhí)行效率就大幅提高。
目前制約 FPGA 發(fā)展的主要因素分別是：成本、功耗和編程設(shè)計(jì)。
成本：對(duì)于小批量多批次的專(zhuān)用控制設(shè)別（如雷達(dá)、航天飛機(jī)、汽車(chē)電子、路由器，這些高價(jià)值、批量相對(duì)較小、多通道計(jì)算的專(zhuān)用設(shè)備）采用 FPGA 更加經(jīng)濟(jì)劃算。但是，對(duì)于流片量大（大概 5 萬(wàn)次以上）的芯片，F(xiàn)PGA 成本更高，隨著流片量的增加成本越來(lái)越高。
功耗：FPGA 中的芯片的面積比 ASIC 更大，這是因?yàn)?FPGA 廠商并不知道下游的具體需求應(yīng)用，故在芯片中裝入規(guī)模巨大的門(mén)電路（其實(shí)很多沒(méi)有使用到），行業(yè)深度報(bào)告:FPGA—大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代大有可為國(guó)防、汽車(chē)等，這些領(lǐng)域?qū)?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E4%BD%8E%E5%8A%9F%E8%80%97/">低功耗要求不高。
編程設(shè)計(jì)：FPGA 的發(fā)展中，軟件將占據(jù) 60%的重要程度。除了考慮芯片架構(gòu)，編程設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮應(yīng)用場(chǎng)景多樣性、復(fù)雜性和效率。FPGA 編程需要采用的專(zhuān)用工具進(jìn)行 HDL 編譯，再燒錄至 FPGA 中，其技術(shù)門(mén)檻非常高。
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FPGA 應(yīng)用領(lǐng)域
具體細(xì)分領(lǐng)域來(lái)看，在 FPGA 被用于深度學(xué)習(xí)之前，F(xiàn)PGA 主要有 3 大應(yīng)用方向：通信設(shè)備的高速接口電路設(shè)計(jì)；數(shù)字信號(hào)處理方向 / 數(shù)學(xué)計(jì)算方向，包括圖像處理，雷達(dá)信號(hào)處理，醫(yī)學(xué)信號(hào)處理等，優(yōu)勢(shì)是實(shí)時(shí)性好，用面積換速度，比 CPU 快的多；SOPC，即利用 FPGA 這個(gè)平臺(tái)搭建的一個(gè)嵌入式系統(tǒng)的底層硬件環(huán)境，然后設(shè)計(jì)者在上面進(jìn)行嵌入式軟件開(kāi)發(fā)。
FPGA 國(guó)內(nèi)外廠商對(duì)比
國(guó)際領(lǐng)先廠商
FPGA 市場(chǎng)前景誘人，但是門(mén)檻之高在芯片行業(yè)里無(wú)出其右。
1984 年 Xilinx（賽靈思）剛剛創(chuàng)造出 FPGA 時(shí)，它還是簡(jiǎn)單的膠合邏輯芯片，而如今在信號(hào)處理和控制應(yīng)用中，它已經(jīng)取代了自定制專(zhuān)用集成電路（ASIC）和處理器。
短短 30 多年的發(fā)展中，超過(guò)上百家行業(yè)巨頭先后斥資數(shù)十億美元，前赴后繼地嘗試登頂 FPGA 高地，不過(guò)最后大部分都鎩羽而歸。其中不乏英特爾、IBM、德州儀器、摩托羅拉、飛利浦、東芝、三星這樣的行業(yè)巨鱷，但目前在 FPGA 領(lǐng)域，Xilinx（賽靈思）、Altera（阿爾特拉）、Lattice（萊迪思）、Microsemi(美高森美)保持領(lǐng)先地位，四家廠商共計(jì)擁有超過(guò) 10000 件專(zhuān)利，占總量 60%以上，其中，Xilinx 和 Altera 長(zhǎng)期穩(wěn)坐第一第二的位置，兩家公司共占有近 90%的市場(chǎng)份額，專(zhuān)利達(dá)到 6000 余項(xiàng)之多，這兩家公司一直以來(lái)是市場(chǎng)和技術(shù)的領(lǐng)頭羊。
FPGA 是一個(gè)技術(shù)密集型的行業(yè)，沒(méi)有堅(jiān)實(shí)的技術(shù)功底，很難形成有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品?？梢哉f(shuō)，F(xiàn)PGA 是全球芯片設(shè)計(jì)業(yè)最需要技術(shù)和壟斷突破的產(chǎn)品之一，在所有的芯片領(lǐng)域中屬于最難以突破和打破格局的技術(shù)產(chǎn)品。這也是 FPGA 市場(chǎng)多年來(lái)被四大巨頭 Xilinx（賽靈思）、Altera（阿爾特拉）、Lattice（萊迪思）、Microsemi(美高森美)基本壟斷的原因。
但是，賽靈思和 Altera 雖然控制世界將近 90%的 FPGA 市場(chǎng)，但是他們的產(chǎn)品大多以純 FPGA 為主?！捌脚_(tái)化”已成為 FPGA 一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，盡管賽靈思和 Altera 在 FPGA“平臺(tái)化”方面在最近幾年也有涉及，但概念和特點(diǎn)比較簡(jiǎn)單，沒(méi)有完全形成氣候。
下面來(lái)簡(jiǎn)單介紹一下賽靈思和 Altera 兩家廠商情況。
賽靈思：發(fā)明的 FPGA 顛覆了半導(dǎo)體世界，創(chuàng)立了 Fabless（無(wú)晶圓廠）的半導(dǎo)體模式。Xilinx 的產(chǎn)品組合融合了 FPGA、SoC 和 3DIC 系列 All Programmable 器件，以及全可編程的開(kāi)發(fā)模型，包括軟件定義的開(kāi)發(fā)環(huán)境等。產(chǎn)品支持?5G?無(wú)線、嵌入式視覺(jué)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算所驅(qū)動(dòng)的各種智能、互連和差異化應(yīng)用。
從 FPGA 發(fā)展至今一直在行業(yè)中保持領(lǐng)先，公司產(chǎn)品縱向布局各個(gè)制程，以滿(mǎn)足復(fù)雜度不同的各種應(yīng)用。
賽靈思公司目前在中國(guó)內(nèi)地設(shè)有 6 家辦事處，公司很多項(xiàng)重要的區(qū)域性業(yè)務(wù)均以中國(guó)為基地。亞太區(qū)技術(shù)支持中心設(shè)在上海。另外，針對(duì)中國(guó)快速發(fā)展的 PLD 市場(chǎng)，賽靈思特別成立了兩個(gè)專(zhuān)門(mén)的產(chǎn)品小組分別負(fù)責(zé)數(shù)字信號(hào)處理和低成本消費(fèi)電子解決方案的開(kāi)發(fā)。賽靈思還在深圳和上海均建立了應(yīng)用中心和實(shí)驗(yàn)室，負(fù)責(zé) DSP（數(shù)字信號(hào)處理）和低成本解決方案的開(kāi)發(fā)和客戶(hù)支持。
他們的主要業(yè)務(wù)包括 DSP、嵌入式、無(wú)線、視頻和監(jiān)測(cè)等應(yīng)用的 IP（知識(shí)產(chǎn)權(quán)）開(kāi)發(fā)、參考解決方案設(shè)計(jì)和整體解決方案設(shè)計(jì)。目前在中國(guó)內(nèi)地市場(chǎng)，賽靈思公司與三大分銷(xiāo)合作伙伴包括安富利、好利順和世健科技一起為該地區(qū)日益增長(zhǎng)的 FPGA 用戶(hù)需求提供專(zhuān)業(yè)快捷的支持。
同時(shí)，作為一家知名的無(wú)生產(chǎn)線半導(dǎo)體企業(yè)，賽靈思公司將其低成本的 CPLD（復(fù)雜的 PLD）系列的生產(chǎn)外包給國(guó)內(nèi)領(lǐng)先代工廠和艦科技。 拓展業(yè)務(wù)領(lǐng)域 加大中國(guó)投入。
Altera：是世界上“可編程芯片系統(tǒng)”（SOPC）解決方案倡導(dǎo)者。結(jié)合帶有軟件工具的可編程邏輯技術(shù)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)和技術(shù)服務(wù)，在世界范圍內(nèi)為 14,000 多個(gè)客戶(hù)提供高質(zhì)量的可編程解決方案。2015 年，英特爾宣布以 167 億美元收購(gòu) FPGA 廠商 Altera。這是英特爾公司歷史上規(guī)模最大的一筆收購(gòu)。隨著收購(gòu)?fù)瓿桑珹ltera 將成為英特爾旗下可編程解決方案事業(yè)部。在和 Xilinx 的制程戰(zhàn)之爭(zhēng)中，兩家巨頭各領(lǐng)風(fēng)騷。
Altera 自進(jìn)入中國(guó)之日起，就一直不斷加大在中國(guó)市場(chǎng)的投入。早在 2000 年，Altera 公司就宣布在中國(guó)上海成立亞太區(qū)技術(shù)支援中心，這一舉措體現(xiàn)了 Altera 對(duì)亞太區(qū)特別是中國(guó)的長(zhǎng)期投資策略。
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中國(guó) FPGA 機(jī)遇何在？
中國(guó) FPGA 市場(chǎng)國(guó)產(chǎn)化率非常低，政府部門(mén)國(guó)產(chǎn)應(yīng)用率不足 30%，還有很大提升空間，商用市場(chǎng)國(guó)產(chǎn)化率就更低，形勢(shì)不容樂(lè)觀。
為了滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防需求，打破國(guó)外壟斷，中國(guó)政府多年來(lái)投入了數(shù)百億科研經(jīng)費(fèi)，通過(guò)逆向工程方式仿制美國(guó)對(duì)我國(guó)禁運(yùn)的 FPGA 產(chǎn)品。
不過(guò)，由于全球絕大部分 FPGA 專(zhuān)業(yè)人才集中在前幾家龍頭廠商，其它廠商人才匱乏，再加上 FPGA 開(kāi)發(fā)需要最先進(jìn)的制造封測(cè)工藝、軟件開(kāi)發(fā)難度大、IP 多且雜，需要大量應(yīng)用才能支撐市場(chǎng)，因此中國(guó)目前的發(fā)展存在嚴(yán)重滯后的問(wèn)題。
當(dāng)然，這也是國(guó)內(nèi)廠商的發(fā)展機(jī)會(huì)，從信息、產(chǎn)業(yè)和國(guó)防安全等方面考慮，中國(guó)不僅需要自主 FPGA，而且還需要將其快速?lài)?guó)產(chǎn)化。
我們不得不承認(rèn)國(guó)產(chǎn) FPGA 產(chǎn)業(yè)與國(guó)際巨頭還存在較大的差距，不論從產(chǎn)品性能、功能、功耗、軟件、應(yīng)用支撐以及成本上都有差距。
但是，中國(guó)擁有超過(guò) 50 億元的 FPGA 市場(chǎng)。中國(guó)的可編程器件市場(chǎng)將持續(xù)保持年均 30%以上的增長(zhǎng)速度。諸如航天航空、信息安全、知識(shí)產(chǎn)品保護(hù)等國(guó)內(nèi)一些重要研究部門(mén)急需也長(zhǎng)期需要 FPGA 用于國(guó)家安全和重點(diǎn)應(yīng)用。
此外，中國(guó)電子產(chǎn)品市場(chǎng)要求敏捷快速的研發(fā)周期和少量多樣的產(chǎn)品形態(tài)，最適合 FPGA 應(yīng)用。以及在 AI、IoT、5G 快速發(fā)展和即將商用的情況下，預(yù)計(jì)將帶來(lái)龐大的 FPGA 增量市場(chǎng)，而這也是國(guó)內(nèi)廠商快速切入的時(shí)機(jī)。
因此，中國(guó) FPGA 產(chǎn)業(yè)享有巨大的發(fā)展空間，機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。
據(jù)了解，國(guó)內(nèi)目前有以紫光同創(chuàng)、京微雅格、高云半導(dǎo)體、京微齊力、上海安路、AGM、上海復(fù)旦微等為代表的數(shù)家國(guó)產(chǎn) FPGA 玩家。但是，國(guó)內(nèi) FPGA 以偏低端的 CPLD 和小規(guī)模 FPGA 器件為主，市場(chǎng)占有率低。
紫光同創(chuàng)
紫光同創(chuàng)系紫光集團(tuán)下屬紫光國(guó)微的子公司，專(zhuān)業(yè)從事可編程邏輯器件（FPGA、CPLD 等）研發(fā)與生產(chǎn)銷(xiāo)售工作，產(chǎn)品市場(chǎng)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)物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。該公司目前的主打產(chǎn)品為 Titan 系列高性能 FPGA，已廣泛應(yīng)用于通信、信息安全等領(lǐng)域。
此外，紫光集團(tuán)想通過(guò)購(gòu)買(mǎi) Lattice 快速發(fā)展，受到美國(guó)外國(guó)投資委員會(huì)(CFIUS)的審查和特朗普政府的反對(duì)后收購(gòu)以失敗告終。
京微雅格
京微雅格公司聚集了最早在 FPGA 行業(yè)耕耘與嘗試的一批技術(shù)精英，他們采用了 SoC FPGA 的戰(zhàn)略，片上整合了 DSP、Memory、MCU 等單元的 CME-GM7 系列，試圖通過(guò)整合的優(yōu)勢(shì)打破 FPGA 市場(chǎng)的壁壘。有兩條產(chǎn)品線：1、自身從頭研發(fā)的，面向中低端市場(chǎng)的金山系列；2、收購(gòu)美國(guó) CSwitch 的產(chǎn)品線，面向高速通信市場(chǎng)。
FPGA 對(duì)技術(shù)支持的門(mén)檻相當(dāng)高，由于京微雅格沒(méi)有辦法做到 Pin-Pin，所以需要每一個(gè)產(chǎn)品都要有技術(shù)工程師保持長(zhǎng)時(shí)間的維護(hù)和跟進(jìn)，但是產(chǎn)品的成功率還可能不到 10%，這樣的市場(chǎng)環(huán)境下，公司會(huì)陷入非常被動(dòng)的局面，長(zhǎng)時(shí)間的戰(zhàn)略失誤讓京微雅格陷入了人才、資本和發(fā)展僵局。
京微雅格的失敗有很多值得思考的地方，F(xiàn)PGA 產(chǎn)業(yè)的成功不僅在產(chǎn)品，還在于產(chǎn)品線的生態(tài)系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)。這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)平臺(tái)包括：FPGA 芯片、EDA 工具、IP 庫(kù)……缺一不可。完善的生態(tài)系統(tǒng)能夠提供給用戶(hù)更全面的設(shè)計(jì)資源，從而突出系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，迅速適應(yīng)各種市場(chǎng)應(yīng)用變化，快速搶占市場(chǎng)高地。同時(shí)，市場(chǎng)上的認(rèn)可是決定芯片廠商能不能在高速的產(chǎn)品迭代中實(shí)現(xiàn)技術(shù)和資金的積累的重要因素，任何不被市場(chǎng)接受的高性能產(chǎn)品都是失敗的。
京微雅格在 FPGA 上的努力和成果給了本土后繼者很大的動(dòng)力；京微雅格很多的技術(shù)研究人員在進(jìn)入了后續(xù)成立的上海安路科技，AGM 和高云半導(dǎo)體團(tuán)隊(duì)里。也就是說(shuō)，京微雅格在中國(guó) FPGA 領(lǐng)域的開(kāi)山鼻祖一樣的存在使得散亂后的技術(shù)人才分散都國(guó)內(nèi)其余的公司中，成為了人才與技術(shù)的黃埔軍校。
高云半導(dǎo)體
高云半導(dǎo)體成立于 2014 年，是一家專(zhuān)業(yè)從事國(guó)產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件（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(kāi)發(fā)板、定制服務(wù)等一體化完整解決方案的高科技企業(yè)。
其 CEO 朱璟輝和 SVP 宋寧都來(lái)自于 Lattice 團(tuán)隊(duì)，朱璟輝從清華大學(xué)畢業(yè)后，1996 年 -2011 年任職 Lattice，歷經(jīng)七代 FPGA 產(chǎn)品的研發(fā)，曾獲得 11 項(xiàng)美國(guó)專(zhuān)利，5 項(xiàng)中國(guó)專(zhuān)利，目前還是科技部 863 計(jì)劃的可編程器件重大專(zhuān)項(xiàng)的技術(shù)負(fù)責(zé)人。另一個(gè)核心人物宋寧除了任職 Lattice 高工，還任職過(guò) Cadence 高工。
目前負(fù)責(zé)高云半導(dǎo)體 FPGA 全流程軟件開(kāi)發(fā)，對(duì) FPGA 架構(gòu)、硬件設(shè)計(jì)、軟件研發(fā)同步開(kāi)發(fā)有獨(dú)到經(jīng)驗(yàn)。所以，Synopsys 為高云提供前 SynplifyPro 高云版端軟件軟件，也是中國(guó)唯一由新思授權(quán)的 FPGA 前端軟件。
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京微齊力
京微齊力公司成立于 2017 年 6 月，旨在打造一個(gè)涵蓋可編程 FPGA 內(nèi)核，異構(gòu)計(jì)算與存儲(chǔ)架構(gòu)、芯片設(shè)計(jì)、軟件開(kāi)發(fā)、系統(tǒng) IP 應(yīng)用，成為國(guó)內(nèi)以 FPGA 先進(jìn)架構(gòu) / 芯片 / 軟件 / 算法 / 方案為核心技術(shù)的未來(lái)異構(gòu)可編程計(jì)算芯片的公司。
在未來(lái)，京微齊力將持續(xù)在 FPGA 上面深耕，另外還加強(qiáng)在 eFPGA，人工智能芯片、異構(gòu)平臺(tái)芯片等領(lǐng)域布局，先在中低端的小容量站穩(wěn)腳跟，然后再往高端前進(jìn)。
上海安路科技
上海安路信息科技有限公司成立于 2011 年，總部位于浦東張江，創(chuàng)始人為文余波，公司創(chuàng)始人及核心團(tuán)隊(duì)來(lái)自海外高級(jí)技術(shù)管理人才、國(guó)外 FPGA 公司產(chǎn)品開(kāi)發(fā)骨干以及學(xué)術(shù)界資深 FPGA 科研人員組成，參與開(kāi)發(fā)過(guò)多款世界領(lǐng)先的 FPGA 芯片和最好的 EDA 開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，具有很強(qiáng)的研究能力和設(shè)計(jì)水準(zhǔn)。
此外，華大半導(dǎo)體作為國(guó)內(nèi)最大的國(guó)產(chǎn) EDA 軟件商華大九天與安路科技在 EDA 工具上的合作空間，包括互補(bǔ)性上，具有較大的想象力。
AGM
上海遨格芯微電子有限公司(AGM)成立于 2012 年，是國(guó)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(wú)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)公司。由來(lái)自美國(guó)硅谷知名可編程邏輯芯片企業(yè)的團(tuán)隊(duì)和國(guó)內(nèi)資深工程團(tuán)隊(duì)創(chuàng)辦。AGM 是以開(kāi)發(fā)自主產(chǎn)權(quán)的編譯軟件開(kāi)始，兼容切入現(xiàn)有 FPGA 軟件的生態(tài)鏈。
通過(guò)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(hù)，產(chǎn)品線也開(kāi)始豐富起來(lái)，成為了國(guó)內(nèi) FPGA 的一批發(fā)展迅猛的黑馬。
上海復(fù)旦微
復(fù)旦微在這個(gè)領(lǐng)域有近二十年的研究和發(fā)展經(jīng)驗(yàn)。公司前期研制出的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)千萬(wàn)門(mén)級(jí) FPGA 產(chǎn)品，突破了在傳統(tǒng)集成電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上的高可靠性設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)測(cè)試，其高可靠性能處于國(guó)際領(lǐng)先地位。且已成功應(yīng)用于我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航、載人航天等重大工程項(xiàng)目中，解決了我國(guó)高可靠 FPGA 禁運(yùn)的難題。
據(jù)消息透露，復(fù)旦微正在研制新一代自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)億門(mén)級(jí) FPGA 產(chǎn)品。該產(chǎn)品采用了全新的億門(mén)級(jí) FPGA 創(chuàng)新架構(gòu)，并集成了專(zhuān)用超高速串并轉(zhuǎn)換模塊、高靈活可配置模塊、專(zhuān)用數(shù)字信號(hào)處理模塊、高速內(nèi)部存儲(chǔ)模塊、可配置時(shí)鐘模塊等適用億門(mén) FPGA 應(yīng)用的模塊電路，其各類(lèi)指標(biāo)均已達(dá)國(guó)際同類(lèi)產(chǎn)品先進(jìn)水平。該億門(mén)級(jí)系列產(chǎn)品的成功研制填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)超大規(guī)模億門(mén)級(jí) FPGA 的空白，可滿(mǎn)足我國(guó)對(duì)國(guó)防、航空、航天、通信、醫(yī)療等領(lǐng)域 FPGA 器件的迫切需求。
除了以上廠商外，另外還有一些相關(guān)研究所和企業(yè)也在投入到 FPGA 領(lǐng)域進(jìn)行研究。在這個(gè)不算大的領(lǐng)域百花齊放，百家爭(zhēng)鳴。
差距明顯，但仍需繼續(xù)前行
目前活躍在市場(chǎng)的國(guó)產(chǎn) FPGA 產(chǎn)品中，多以中低密度產(chǎn)品為主。國(guó)產(chǎn)廠商在中高密度 FPGA 的技術(shù)水平與國(guó)際領(lǐng)先廠商相比，在硬件設(shè)計(jì)和軟件方面還有一定的差距。
從芯片角度看，國(guó)內(nèi)的 FPGA 與國(guó)際廠商有兩代半的工藝線。現(xiàn)在國(guó)際廠商已經(jīng)在 16nm 產(chǎn)品上量產(chǎn)了，而國(guó)內(nèi)廠商目前只做到 40nm，28nm 產(chǎn)品還在推進(jìn)階段。
如果從軟件和生態(tài)方面看，國(guó)內(nèi) FPGA 企業(yè)與國(guó)際領(lǐng)先廠商之間更是有八到十年的差距。如果想追上，尤其是在中高密度產(chǎn)品上追上國(guó)際領(lǐng)先者，國(guó)內(nèi) FPGA 廠商還需要很長(zhǎng)的一段路要走。
雖然差距很明顯，但對(duì)于國(guó)內(nèi)廠商來(lái)說(shuō)，負(fù)重前行是一種必然的使命。盡管 FPGA 全球市場(chǎng)銷(xiāo)售額近年來(lái)的年增長(zhǎng)率一直徘徊在個(gè)位數(shù)，但其進(jìn)入各類(lèi)新興市場(chǎng)如大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算、硬件加速、汽車(chē)自動(dòng)駕駛以及消費(fèi)等領(lǐng)域的速度卻非常吸引眼球，乃至人們對(duì) FPGA 特別是國(guó)產(chǎn) FPGA 的未來(lái)發(fā)展充滿(mǎn)期待，資本進(jìn)入該領(lǐng)域也日趨活躍。
當(dāng)前，在國(guó)家大力支持集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的環(huán)境下，對(duì)于尚不夠強(qiáng)大的中國(guó) FPGA 企業(yè)來(lái)說(shuō)不失為黃金發(fā)展時(shí)機(jī)，如何把握機(jī)會(huì)快速做大做強(qiáng)將是對(duì)每一家企業(yè)的考驗(yàn)。
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FPGA 現(xiàn)狀和趨勢(shì)
現(xiàn)狀
通用處理器（CPU）的摩爾定律已入暮年，而機(jī)器學(xué)習(xí)和 Web 服務(wù)的規(guī)模卻在指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。人們使用定制硬件來(lái)加速常見(jiàn)的計(jì)算任務(wù)，然而日新月異的行業(yè)又要求這些定制的硬件可被重新編程來(lái)執(zhí)行新類(lèi)型的計(jì)算任務(wù)。
當(dāng)今，半導(dǎo)體市場(chǎng)格局已成三足鼎立之勢(shì)，F(xiàn)PGA，ASIC 和 ASSP 三分天下。市場(chǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，F(xiàn)PGA 已經(jīng)逐步侵蝕 ASIC 和 ASSP 的傳統(tǒng)市場(chǎng)，并處于快速增長(zhǎng)階段。
FPGA 常年來(lái)被用作專(zhuān)用芯片（ASIC）的小批量替代品，隨著近年來(lái)在各大科技公司的數(shù)據(jù)中心大規(guī)模部署，以同時(shí)提供強(qiáng)大的計(jì)算能力和足夠的靈活性。
FPGA 已在全球七大數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)部署，F(xiàn)PGA 最大的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)態(tài)可重配、性能功耗比高，非常適合在云端數(shù)據(jù)中心部署。
當(dāng)在數(shù)據(jù)中心部署之后，F(xiàn)PGA 可以根據(jù)業(yè)務(wù)形態(tài)來(lái)配合不同的邏輯實(shí)現(xiàn)不同的硬件加速功能。
近兩年，全球七大超級(jí)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心包括 IBM、Facebook、微軟、AWS 以及 BAT 都采用了 FPGA 服務(wù)器。在這方面，中國(guó)和美國(guó)處以同一起跑線。
未來(lái)趨勢(shì)
FPGA 作為一種可編程邏輯器件，在短短二十多年中從電子設(shè)計(jì)的外圍器件逐漸演變?yōu)閿?shù)字系統(tǒng)的核心。伴隨半導(dǎo)體工藝技術(shù)的進(jìn)步，F(xiàn)PGA 器件的設(shè)計(jì)技術(shù)取得了飛躍發(fā)展及突破。通過(guò) FPGA 器件的發(fā)展歷程來(lái)看，今后仍將朝下以下幾個(gè)方向發(fā)展：
- 高密度、高速度、寬頻帶、高保密；
- 低電壓、低功耗、低成本、低價(jià)格；
- IP 軟 / 硬核復(fù)用、系統(tǒng)集成；
- 動(dòng)態(tài)可重構(gòu)以及單片集群；
- 緊密結(jié)合應(yīng)用需求，多元化發(fā)展。
此外，集成了 FPGA 架構(gòu)、硬核 CPU 子系統(tǒng)（ARM/MIPS/MCU）及其他硬核 IP 的芯片已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)“關(guān)鍵點(diǎn)”，它將在今后數(shù)十年中得到廣泛應(yīng)用，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供更多的選擇。
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