流言四起，国产FPGA何去何从？

　　根据行业内的相关人士透露，某国产FPGA公司在拖欠了两个月工资以后，即将迎来“倒闭”的结局。

　　这对国产FPGA产业，乃至整个半导体产业带来了一个全新的提醒和警示。

　　为何要发展国产FPGA

　　1984年，Xilinx刚刚推出全球首款 F 产品——XC2064诞生时，它还是简单的胶合逻辑芯片，而先后也有50度家公司从事过可编程逻辑器件（PLD/FPGA）的研发，投入初创资金少则千万美金多则上亿。其中不乏英特尔、IBM、德州仪器、摩托罗拉、飞利浦、东芝、三星这样的行业巨鳄，但是最终登顶成功的只有位于美国硅谷的四家公司-Xilinx、 Altera、Lattice、Microsemi。

　　上述4家公司手握9000余项专利，如此之多的技术专利构成的技术壁垒当然高不可攀。

　　但众所周知，目前剩下的FPGA公司屈指可数，目前FPGA市场基本上是由Altera和Xilinx这两大美国巨头把持。两家公司占有将近90%市场份额，专利达6000余项之多；剩余市场份额主要被Lattice和Microsemi所占有，这两家的专利也达3000多项。

　　2014年Xilinx、Altera两大公司营收分别为23.8亿美元和19.3亿美元；而2014年Lattice和Microsemi（仅FPGA部分）两公司营收为3.66亿美元和2.75亿美元。这前四大FPGA市场领先者几乎垄断了FPGA的市场份额。

　　FPGA之所能够受到业者的热烈欢迎，主要在于其在信号处理和控制应用中能取代自定制专用集成电路（ASIC）和处理器。能够提供硬件定时的速度和稳定性，且无需类似自定制ASIC设计的巨额前期费用的大规模投入。

　　其可重新编程的硅芯片的灵活性与在基于处理器的系统上运行的软件相当，且并不受可用处理器内核数量的限制。

　　与处理器不同的是，FPGA属于真正的并行实行，因此不同的处理操作无需竞争相同的资源。 每个独立的处理任务都配有专用的芯片部分，能在不受其它逻辑块的影响下自主运作。 因此，添加更多处理任务时，其它应用性能也不会受到影响。

　　当年，Xilinx推出的第一款FPGA 是XC2064，当时的这个“丑小鸭”采用的是2μm工艺，包含64个逻辑模块和85000个，门数量不超过1000个。

　　而在2015年，Altera推出的Stratix® 10 FPGA ，采用 Intel 14 nm三栅极 工艺开发，单片 FPGA 架构，有 5百50 万个逻辑单元 （LE）， 浮点数字信号处理 （DSP） 吞吐量高达 10 TFLOP，这些数字都不是第一代产品可同日而语的。

　　作为一类有强项性能的“处理器”，FPGA也逐渐在一些应用领域占领了重要的位置。根据网友“林名”所说：

　　作为可定制的数字逻辑电路（你可以理解为一颗可以自定义功能的芯片）。FPGA应用领域既很宽又很窄。宽是因为可以用在几乎任何需要数字电路的领域；窄是因为由于成本，功耗，开发难度等原因，在每个领域都无法占统治地位

　　综上原因，FPGA是为特殊需要而生的，注定无法是大众的。

　　举个例子，通信领域是fpga应用最广的，出货量最大的应该是lattice给三叔用在手机上的那颗超小超便宜的。但基本上是因为传感器太多，老的处理器不支持，新的处理器还没流片，手机又要急着发布，先拿来顶一下。

　　设备商是Altera，Xilinx最大的客户，但是一般是前几版用一下，后面一看，哎哟，量还挺大，不如流片算了，后面就不用了。

　　然后是医疗，工控这些设备，传感器太多，cpu，gpu，arm，接口太少玩不转，主频才3个g处理能力太差。量太少又不值得流片。然后会用。

　　还有高端安防，视频矩阵，大屏拼接也是类似。然后是超算啦。

　　根据厂商的实际应用，我们获知，目前FPGA的主要应用领域是通讯、工控、国防、消费，近年来FPGA最引人关注的变化趋势之一就是应用领域不断拓展。

　　而在FPGA传统应用市场方面，通信逐步实现高速、复杂协议，消费电子应用则注重低功耗、低成本。此外，FPGA还广泛应用于医疗电子、安防、视频、工业自动化、语音网络、半导体制造设备以及家电等领域。

　　另外，FPGA在工业中的应用主要涉及四大领域，分别是马达控制、工业网络、机器视觉和机器人控制。以马达控制为例，重点是需要降低噪音、减少震动 、降低 EMI，同时获得更高的控制精度和减少能源消耗等。

　　这就给FPGA带来了庞大的市场。

　　根据相关数据显示，2014年，全球FPGA市场总规模达到50亿美金，其中，中国的市场份额有15亿美金，中国市场占全球市场的三分之一。分析机构预计2015年至2020年全球FPGA市场的年复合增长率为9%，到2020年，全球FPGA 市场规模将达84亿美金。

　　目前FPGA正处于一个加速增长的市场势态中，增长幅度远大于其他芯片市场；同时，FPGA行业平均毛利可观，据市场数据分析表明其行业平均毛利大于60%。FPGA行业也需要更大的市场规模，以吸引更多的使用者。预计随着FPGA产量逐步增加，成本的进一步降低，其市场份额将会持续增大。国内的华为和中兴等设备商，每年花在A家和X家产品采购的钱不计其数。

　　2014-2020年全球FPGA市场规模

　　而近年来，由于半导体国产化和安全相关原因，国家支持FPGA的发展，于是一批国产FPGA厂商异军突起。
 

　　京微雅格领衔，国内FPGA异军突起

　　这批异军突起的FPGA企业，尤其以京微雅格最为知名。据京微雅格官网介绍：

　　京微雅格（北京）科技有限公司是可配置应用（CAPoC， Configurable Application Platform on Chip）技术的首创者和领导者，致力于为系统制造商提供高集成度、高灵活性、高性价比的可编程逻辑器件、可重构微处理器及相关软件设计工具。

　　京微雅格植根中国，面向世界，以推动“中国创造、中国制造”的核心器件、通用芯片与基础软件发展为己任，组建了一支经验丰富的技术精英团队，立志为中国信息产业发展架桥铺路，做出卓越贡献。”

　　从2003年在美国创立，到最后回归中国，以京微雅格闻名中国，京微雅格已经有了十几年的历史。其在发展过程中也一直不停更新的自主开发的EDA工具。这一点是难能可贵的。熟悉FPGA的人都知道，这个行业的竞争不仅仅是芯片性能的竞争，更是EDA开发工具的竞争。

　　而从FPGA这个产业上看，FPGA的研发有四个难点，分别是架构设计、硬件实现、软件开发以及应用IP开发。

　　而上文提到的四家FPGA厂商产品也都各有其特点，且积累了很多专利和优势，例如：

　　Xilinx硬件（器件）性能更优异，品种繁多，覆盖面非常广;

　　Altera软件（工具）性能更优异，品种也很多，市场覆盖也很广;

　　Lattice面向低端的低成本器件和低功耗器件，但品种有限;

　　Microsemi主要面向军工产品，以加固技术实现器件高可靠性擅长。

　　京微雅格想从中分一杯羹，且从中获得突破，就要另辟蹊径。

　　京微雅格开创了“硬件可重构，软件可编程”特点的多功能高性能低成本的FPGA+CPU+RAM+Flash可配置应用平台。通过将FPGA、CPU、SRAM、ASIC、Flash以及模拟单元等功能模块集成在单一芯片上，京微雅格能够提供满足不同场合应用的“可定制可重构可编程”可配置应用平台（CAP）。

　　根据京微雅格的CEO刘明博士介绍：

　　京微雅格产品的最大特色就是灵活，所以用“万能芯片”来形容，同一个产品可以应用于不同行业的各个领域，客户在需要产品的时候，只需要做微小改动就能适合需求，能够最大限度的延长产品的生命周期，减少开发成本。”

　　京微雅格已经成功地走上FPGA+CPU的产品集成路线，在单片系统结构和数模IP集成方面寻求到了突破点。相较于单纯的FPGA器件，京微雅格自主研发的这类芯片存在一定的优势。简单地总结起来就是更安全、成本更低、效率更快、性能更好、产品生存周期更长。

　　同时京微雅格还首创研发了将FPGA、CPU、ADC、ASIC、SRAM、Flash等模块集成在单一芯片上的可配置应用平台——CAP（ConfigurableApplicationPlatform）。作为CAP的首创者，京微雅格非常重视知识产权方面的积累，目前，公司已经申请专利技术140余项，其中已获授权专利技术有68项。

　　如今，京微雅格共拥有四类产品线，分别被命名为：山、河、云、星。产品被应用于信息安全、通信设备、视频驱动、医疗仪器等中低端领域。

　　自从2010年推出第一款FPGA，到2011年，其前两代产品CME1000和CME2000实现了销售收入129万元，当时刘明博士还宣称计划2012年实现1257万元，2013年6112万元，2014年16194万元的收入预期，但后来好像没看到过公布过业绩收入（最起码在网上没有检索到）。

　　在今年年初，京微雅格还在北京举行了一个大型的发布会，推出了国家科技重大专项核高基项目首颗高性能FPGA芯片暨京微雅格CME-C1（祥云）系列新品，宣布面向大容量FPGA市场的“云”系列首款FPGA芯片——CMEC1正式发布。

　　按理来说，凭借自身从头研发的，面向中低端市场的金山系列，再加上收购的面向高速通信市场美国CSwitch的产品线，还有一只技术比较过硬的EDA团队、政府的良好关系，京微雅格理应会成为中国FPGA的担当。然而。。。

　　除了京微雅格外，其实国内还有很多家FPGA企业，其中包括了广东高云、同创（国微、同方国芯）、AGM、安路、智多晶和复旦微电子公司和复旦微电子学院。

　　根据不愿透露姓名的用户介绍，现在的国产FPGA有点百家争鸣的样子。

　　同创（国微、同方国芯）、高云、AGM、安路、智多晶。

　　同创的30k产品，高云有55k、18k、1k、9k的产品，AGM（不是很清楚），安路（貌似6k，还是9k）。（PS：如果这里有错，请指正）

　　有些厂商搞反向，怎么说呢，貌似抄了近路，但是突破不了。

　　反向X家或者A家啊，改也改不了，软件也受限，所以搞正向才是正路啊。

　　尤其是紫光的同方国芯FPGA，还是卖了不少多钱的，在军工，几乎独步江湖，据说年销售超过了2亿元。

　　而在民口，他们弄了一个同创国芯，正在做产品吧，据说跟中兴等大厂是在合作研发，第一款产品已经完成了几个项目的设计开发，总体觉得软件质量已经不错了，跑了一个180K器件的通信算法例子，占LE资源85%，软件运行起来还是很给力、很顺畅，只是时序优化效果还需要改进。
 

　　国产FPGA该如何发展？

　　另外关于国产FPGA未来的发展，期待的是国产FPGA可以争气，可以满足项目研发需求，关注的是性能、功耗、体积、品质，并能够能够给公司带来低成本。网友郭雄飞更是表示：

　　和很多其他行业一样，我认为做FPGA是一个需要长期积累的过程，所以不应该在这个公司刚刚成立的时候就说这不好那不好之类的。任何优秀的公司都要经历一个屌丝匿袭的过程（MTK不就是和很好的例子么？）

　　但是很重要的一点是，一方面一个行业里只有老大和老二能够活的很好，另一方面FPGA这个市场可以被细分的。所以如果让我定性的去分析一个FPGA公司的话，我认为产品的市场定位是非常非常重要的一点。说白了，就是你没有那么多钱去烧，没有那么多优秀的工程师，没有和晶圆厂好的关系，就不要去想把自己的产品定位到高端领域去。

　　这个领域不仅有高大上（Xilinx， Altera），还有富二代（Intel投资某FPGA Startup使用其先进的工艺，以及目前的Altera），硅谷还有很多Startup虎视眈眈的看着通信等一些市场，还不包括你还要比如内建上百个MIPS/ARM核的这种粗粒度NOC竞争。高端的FPGA对工艺还有很高的要求，Xilinx/Altera都已经在做16/10以及直接3D IC了，但是你想要做40以下，一个Double Pattern流片费用翻倍估计你就吃不住）。

　　低端的话，你一定得做一些MCU/DSP做不了的事情，或者用Xilinx或者Altera FPGA做太贵的事情。

　　或者你可以在交叉领域出些成果，比如你家有很牛逼的ADC/DAC，或者有很牛逼的Senser，或者有很牛逼的专利算法（比如PrimeSence？），或者你有很牛逼的高速接口（比如Serdes），或者你有很牛逼的特殊工艺（Bi-CMOS？SiGe？），或者有很牛逼的协议栈。其实像Cypress/Lattice我觉得也是这个策略。

　　我相信世界上没有一家是只做FPGA芯片的公司，要做就必须做整个生态系统，包括：

　　FPGA芯片

　　EDA工具，Translate & Mapping & PAR是必须的，要是能包含综合工具就最好了

　　IP库/参考应用，不能什么事情都从头写吧。（就像Matlab没有Toolbox，你还会用的顺手么）

　　说实话我觉得在很多细分市场上是存在很多机会的，我也相信你只要有足够的实力，能够支撑以上三个方面的研发支出，有非常好的市场定位。是能够自力更生的。

　　中国的人力成本其实和很多欧美国家不占太大优势了，尤其是这种高端的研发工作。但是我们的优势是市场基数很大，和日本一样比较容易形成一个比较封闭的市场（欧美的东西可能没法完全照搬，包括商业模式）。因为有大量需求所以和用户比较近。

　　期待中国FPGA真正腾飞。