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隨著 AI、大數(shù)據、物聯(lián)網、無人駕駛等新興技術的發(fā)展，FPGA 憑借靈活性、可重構性贏得了更多增量市場。賽靈思的營收也一路高歌，在 2019 財年突破了 30 億美元，年度增長高達 24%，而全球 FPGA 市場規(guī)模在 50-60 億美元，僅賽靈思一家就占據了半壁江山，加上英特爾 PSG 和 Lattice 拿走的市場份額，留個國產 FPGA 的市場空間所剩無幾。
國內 FPGA 發(fā)展的最大障礙就是專利技術，賽靈思和英特爾兩家公司從單元架構、IP，到互聯(lián)等核心技術設置了層層壁壘，國產 FPGA 公司發(fā)展二十多年來，在突圍的路上走得異常艱難，到現(xiàn)在依然處于被動創(chuàng)新、研發(fā)成本居高不下的窘況中。根據 GlobalMarketInsights 的數(shù)據，預計到 2022 年亞太區(qū)域 FPGA 市場將突破 40 億美元，而國外廠商會占到 99%的市場份額。在國產當自強的大背景下，如何發(fā)力突圍成為國產 FPGA 廠商面臨的最大挑戰(zhàn)。
目前國內的 FPGA 廠商主要有京微齊力、高云半導體、紫光同創(chuàng)、上海安路科技、AGM 幾家公司，下面我們就透過這些公司的發(fā)展來看一看國產 FPGA 市場的發(fā)展歷程。
京微齊力：二次創(chuàng)業(yè)再出發(fā)
大家可能對京微齊力沒有太深刻印象，但是一定聽說過“京微雅格”這個名字。京微雅格就是京微齊力的前身。京微雅格成立于 2005 年，為了繞過國外公司的專利壁壘，沒有做與賽靈思、Altera（現(xiàn)在的英特爾 PSG）、Lattice Pin-pin 兼容的芯片，而且采用了 SoC FPGA 的戰(zhàn)略，片上整合了 DSP、Memory、MCU 等單元的產品。當時京微雅格 CEO 劉明的解釋是，F(xiàn)PGA 和 MCU 不同，MCU 可以從 ARM 獲得授權，而 FPGA 所有的代碼、工具都要自己一點點去搭，國外公司對我們造成的技術壁壘，這就好比高速公路設有收費站，咱們進不去，只好另辟蹊徑，走鄉(xiāng)間小路。
從 2012 年開始，京微雅格開始將產品商用化，相繼推出了“山”、“河”系列，但是面向的都是中低端市場。在 2016 年初，京微雅格發(fā)布了面向高端市場的“云”系列 CME-C1，也代表國產 FPGA 從低端逐步邁向中高端市場。當時京微雅格的市場副總裁王海力介紹，CME-C1 在關鍵技術指標上達到了國內領先，可實現(xiàn)對同行競爭對手中端 FPGA 芯片的部分替代，有效填補國產 FPGA 的市場空白。
可惜，在 2016 年 6 月，京微雅格因為資金、結構調整的問題走向了分裂。還是在王海力和幾名老員工的堅持和努力之下，得到了投資方的注資，進行二次創(chuàng)業(yè)，成立了京微齊力。除了繼續(xù)銷售原有的 FPGA 芯片，還研發(fā)面向人工智能等新興應用的 AiPGA 芯片、異構計算 HPA 芯片、嵌入式可編程 eFPGA IP 核，現(xiàn)在京微齊力逐步走向了正軌。
高云半導體：從技術到市場拓展，步步為營
再看憑借技術起家的高云半導體，似乎比京微雅格走的順利一些。2014 年，高云半導體成立于佛山，后搬到廣州，核心研發(fā)人員平均從事 FPGA 軟件、硬件技術開發(fā)時間超過 15 年。其 CEO 朱璟輝畢業(yè)于清華大學，從 1996 年到 2011 年在 Lattice 負責技術研發(fā)，經歷了 7 代 FPGA 產品開發(fā)，獲得了 11 項美國專利，5 項中國專利；其 SVP 宋寧曾在 Lattice、Cadence 擔任過高工，負責高云半導體 FPGA 全流程軟件開發(fā)，對 FPGA 架構、硬件設計、軟件研發(fā)同步開發(fā)有獨到經驗。
在產品研發(fā)方面，高云半導體 2015 年量產國內第一塊產業(yè)化的 55nm 工藝 400 萬門的中密度 FPGA 芯片，并開放開發(fā)軟件下載；2016 年第一季度順利推出國內首顆 55nm 嵌入式 Flash+SRAM 的非易失性 FPGA 芯片；2017 年小蜜蜂家族中的 GW1N-4、GW1N-1，晨熙家族 GW2A 系列 FPGA 產品開始批量出貨；2018 年，高云宣布研發(fā)成功了 GW3AT-100，這是國內首款 28 納米中高密度 FPGA，由臺積電代工；2019 年，高云宣布推出安全 FPGA。
在銷售方面，今年 1 月，高云半導體宣布累計出貨 FPGA 器件 1000W 片；今年 3 月，高云半導體宣布累計出貨 1500 萬片，客戶覆蓋工業(yè)、車載、通信、家電、消費及 IoT 等領域，已有 70 余家客戶實現(xiàn)了大批量生產，應用于 300 個項目中。今年，高云半導體又相繼簽訂了美國、英國、日本、俄羅斯等海外市場的代理商，向海外進軍。
從產品研發(fā)到市場開拓，從國內到國際市場，從低密度產品到高密度產品，高云半導體從主攻技術移步到主攻市場，在 FPGA 市場的發(fā)展可謂步步為營。
紫光同創(chuàng)：高中低端全面布局
紫光同創(chuàng)是紫光集團旗下的子公司，成立于 2013 年，注冊資金達 3 億元、總投資達到 10 億元，主要產品是可編程邏輯器件，擁有 Titan、Logos 和 Compact 共 3 個系列產品。其中 Titan PGT30G 已量產，采用了完全自主產權的體系結構和主流先進制造工藝，帶有 DDR3 和 PCIe 接口，可以達到千萬門級，制程工藝采用了中國臺灣聯(lián)華 UMC 的 40nm 制程。
紫光同創(chuàng)的 Titan 系列高性能 FPGA PGT180H 擁有 2000 多萬門規(guī)模、6.25Gbps 高速串行接口 Serdes，可滿足部分通信設備應用需求，目前已在中興通訊、烽火通信、華三通信等公司實現(xiàn)了量產應用。除了中大規(guī)模 FPGA 器件外，紫光同創(chuàng)還陸續(xù)推出了 CPLD 和小規(guī)模 FPGA 器件，在大、中、小規(guī)模產品領域全線出擊，不斷完善產品線。
今年 8 月，紫光國微擬對全資子公司茂業(yè)創(chuàng)芯增資 1 億元人民幣，以助力茂業(yè)創(chuàng)芯對參股子公司深圳市紫光同創(chuàng)增資事項順利實施，紫光同創(chuàng)本次融資的重點發(fā)展方向是加速和保障 28nm 新產品研發(fā)，紫光同創(chuàng) 28nm 產品為 Logos-2 系列高性價比 FPGA，產品規(guī)模覆蓋 15K～330K 邏輯單元 LE，最大規(guī)模高達 3000 多萬門，共有近 10 款產品，帶有 6.6Gbps/12.5Gbps serdes、DDR3、LVDS 和 MIPI 等高速接口，Logos-2 系列 FPGA 定位于通信協(xié)處理、人工智能終端、工業(yè)與物聯(lián)網、高速視頻流媒體處理等中高端市場應用領。
顯然，紫光同創(chuàng)的戰(zhàn)略方向不僅是布局中低端市場，高端應用也要覆蓋，尤其是在中國市場發(fā)展人工智能、自動駕駛技術發(fā)展迅速，需要高端 FPGA 來實現(xiàn)加速處理。
上海安路科技：打造芯片、軟件、平臺一體化系統(tǒng)
上海安路科技成立于 2011 年，先后獲得中信資本、杭州士蘭微集團、深圳創(chuàng)維集團、中國電子信息產業(yè)集團華大半導體有限公司和上?？萍紕?chuàng)業(yè)投資有限公司戰(zhàn)略投資。主要產品包括高性價比的可編程邏輯器件（FPGA）、可編程系統(tǒng)級芯片（SOC）、定制化可編程芯片、及相關軟件設計工具和創(chuàng)新系統(tǒng)解決方案。
在產品上，上海安路科技布局了三個系列：高端 PHOENIX（鳳凰）、中端 EAGLE（獵鷹）、低端 ELF（精靈）。產品在核心架構、軟件算法和系統(tǒng)集成等方面擁有多項技術專利。其中，2016 年首創(chuàng)推出的 FPGA+DRAM SIP 封裝產品，受到 LED 顯示客戶歡迎，目前在 LED 顯示控制行業(yè)起著引領作用。先進工藝 FPGA 器件的研發(fā)是各家 FPGA 公司實力的體現(xiàn)，安路科技也研發(fā)了采用 28nm 工藝的高性能大容量 FPGA 產品 Phoenix 系列產品 PH5-100K 將于 2019 年底推出樣片。
在軟件平臺上，上海安路科技開發(fā)的全流程 TD 軟件系統(tǒng)和硬件芯片完美地結合在一起，提供了用戶從前端綜合到位流生成的完全開發(fā)平臺。公司在核心架構、軟件算法和系統(tǒng)集成方面擁有多項技術專利。在產品創(chuàng)新和市場創(chuàng)新中，上海安路科技積累了大量的專利和 IP，保障了自身和客戶的合法權益，繞開了國外企業(yè)的專利壁壘。
AGM：從編譯軟件滲透到FPGA產業(yè)鏈
上海遨格芯微電子(AGM)成立于 2012 年，由來自美國硅谷的知名可編程邏輯芯片企業(yè)的團隊和國內資深工程團隊創(chuàng)辦。與國內其它 FPGA 公司的發(fā)展歷程不同，AGM 是以開發(fā)自主產權的編譯軟件開始，兼容切入現(xiàn)有 FPGA 軟件的生態(tài)鏈。
2014 年，智能手機正在起飛，AGM 抓住時機推出了用于智能手機和 loT 的 FPGA 芯片，并且通過了三星嚴格的供應商測試認證，成為三星 Galaxy 手機里除 Lattice 之外的唯一備選 FPGA 器件，實現(xiàn)了國內 FPGA 公司出口零的突破。Intel 收購 Altera 后，Intel 對于中低端市場的忽視使 AGM 贏得了千載難逢的發(fā)展機遇，AGM 加快蠶食 Altera 在中低端的 FPGA 市場份額，到 2016 年，AGM 已經在如 LED 多彩控制、點鈔機等垂直市場搶占了部分市場份額。
通過對 FPGA 芯片的快速迭代開發(fā)，AGM 得以進入整個 FPGA 生態(tài)圈，用微弱的力量在國際巨頭幾乎壟斷的 FPGA 生態(tài)圈里鍥入一個釘子，隨著 IP 庫的積累和軟件工具的成熟，利用大企業(yè)打瞌睡的時間悄悄地擴大了地盤。FPGA 的市場難點在于沒有有效的商業(yè)模式可以迅速并低成本地擴大和接觸長尾市場，國產 FPGA 起步的商業(yè)模式關鍵則轉為如何迅速切入現(xiàn)存長尾市場中的高量細分。
公司目前已實現(xiàn) 55nm、40nm 工藝中密度 FPGA 的量產，并針對性推出了內嵌 Flash、SDRAM 等集成化方案產品，截至 2018 年已批量發(fā)貨 2KK 片。通過嚴謹科學的設計，360 度圍繞客戶的技術支持及服務，以及貫穿全流程的高標準測試管理，為更多的行業(yè)合作伙伴提供最符合需求的高性價比 FPGA 整體解決方案。
國產FPGA廠商如何突圍？
據 MRFR 統(tǒng)計 2018 年全球 FPGA 市場規(guī)模為 60 億美元左右,隨著 AI+5G 的應用逐步展開, FPGA 市場規(guī)模有望在 2025 年達到 125 億美元,年復合增長率為 10.22%。其中在亞太地區(qū),尤其是在中國,隨著新興基礎建設應用的鋪開,FPGA 的復合增長率有望高于其它地區(qū),成為重要的增量市場。
相對中國市場的近 1700 家 IC 設計企業(yè)，國內 FPGA 廠家少得可憐，其實并不是 FPGA 產品利潤微薄，而是技術障礙不可逾越。FPGA 產業(yè)要想成功需要搭建完整的生態(tài)系統(tǒng)，F(xiàn)PGA 芯片、EDA 工具、IP 庫等缺一不可。只有建設完善的生態(tài)系統(tǒng)，才能給用戶提供更全面的設計資源，從而突出系統(tǒng)優(yōu)勢，迅速適應各種市場應用變化。
從投資的角度來看，F(xiàn)PGA 產品投資周期很長，一代產品從投入研發(fā)到產品量產大約需要七年。一般跨入新行業(yè)要做到第三代產品以后才能趕上行業(yè)正常水準，按照兩年一代計算，總的投資周期超過 10 年，創(chuàng)投公司很難等如此長時間而不求任何回報。
雖然國產 FPGA 市場重重受阻，但是在政策的大力推進下，新的 FPGA 公司相繼涌現(xiàn)，從京微雅格、紫光國芯，到高云半導體、安路科技、AGM，在研發(fā)、設計、生產各個環(huán)節(jié)都實現(xiàn)了原始技術積累，并推出了高性價比的 FPGA 產品和高性能的 FPGA 產品。雖然國產 FPGA 廠商和賽靈思、英特爾的差距還很大，但是能夠看到這些國產 FPGA 公司的決心。
中國大力發(fā)展 FPGA 是大勢所趨，國產 FPGA 廠商在打造中低端產品的同時也要研發(fā)高端產品，打造高、中、低端完整的產品線，全方位滿足國內 FPGA 應用端的需求。從目前的現(xiàn)狀看，國內 FPGA 廠商芯片、軟件非常分散，用戶每采用一款新的 FPGA 都需要學習不同的系統(tǒng)平臺，這不僅會加重客戶的負擔，而且會浪費整體資源，F(xiàn)GPA 廠商不僅要努力追趕國外巨頭，同時要面對內部競爭壓力，不利于國內 FPGA 產業(yè)鏈的發(fā)展。
關于 FPGA 芯片設計，國內 FPGA 產業(yè)鏈也要“集中精力辦大事”，設計芯片的公司不宜過多，否則會造成資源浪費。只有更多設計公司圍繞國產 FPGA 芯片展開應用，才能讓國產 FPGA 產品有機會進行迭代，實現(xiàn)性能升級，縮小與國際巨頭的差距。
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