来自 时政要闻 2019-12-23 07:13 的文章
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国产FPGA取得突破中国FPGA不再受制于人

  国产FPGA取得突破中国FPGA不再受制于人

  日前,在一次军民融合展会上,中国电科下属单位展示了完全正向设计的3500万门级FPGA。随后,中国电子下属单位公开宣布成功研发7000万门级FPGA。在特朗普亲自否决传说中有中资背景,总部在美国的私募基金CanyonBridge收购美国FPGA设计公司莱迪思之后,中国电科和中国电子在FPGA上取得的技术突破非常振奋人心。

  虽然这两款FPGA和赛灵思、阿尔特拉这样的巨头差距很大,但从FPGA规模上看,已经超出现有的国产FPGA一大截的水平,对于一些特殊领域来说,已经可以解决部分有无的问题。

  FPGA是一种非常重要的芯片

  FPGA是现场可编程门阵列,简单的说就是一个可以在其上编程的芯片,用户可以在FPGA上编程实现一个特殊的硬件加速算法。目前,这种芯片主要有三个应用方向。

  一是用在各自军用装备上。一个大型相控阵雷达有几千个TR组件,几个TR组件组成一个小的处理单元对信号进行数模转换和预处理,每个单元就含一个FPGA,用来做数据处理。红外设备上也需要FPGA,美国国防后勤局就曾采购过赛灵思的FPGA用于监视、侦察和火控系统中红外传感器的数据处理。

  二是用在通信设备商。比如华为和中兴的多种通信设备,通信基站其实就是一个小相控阵,这就必须采用FPGA进行数据处理。现有的通信设备也离不开FPGA,比如前段时间美国制裁中兴通讯,FPGA也位列制裁名单之上,而华为和中兴所需的FPGA大多依赖于从赛灵思和阿尔特拉等美国公司进口。可以说,如果美国在FPGA上卡中国脖子,中国5G通信网络建设势必会受到一定影响。

  三是芯片设计公司用来仿真。FPGA有一个称呼叫做万能芯片,也就是把代码烧进去,就可以把FPGA变成所需要的芯片。这一特性使FPGA被广泛用于芯片仿真。什么意思呢?比如龙芯设计了一款CPU,要拿去流片的话,万一流片失败,很可能就是数百万美元的损失。在这种情况下,那就把代码烧进FPGA来测试一下,通过这种测试发现问题解决问题,降低流片风险。

  也许有人会说,既然是万能芯片,直接买FPGA把代码烧进去不就得了,何必专门去流片呢?这主要是因为FPGA价格非常贵,像国内IC设计公司从赛灵思采购的FPGA,高端产品要40多万元人民币一片,而英特尔普通的CPU(PHI那种例外),一般也就几百、几千上万元人民币。另外,FPGA烧进代码后主频也很低,一般在100MHz左右,作为对比英特尔、AMD最新CPU的主频都在4G左右。因此,FPGA更多的被用于仿真,以降低CPU流片的风险。

  另外,在医疗领域,FPGA被用于声波检测仪、CT扫描仪、时政要闻核磁共振等设备。而随着物联网、汽车电子、机器人、无人驾驶的兴起,FPGA可能会获得更为广泛的应用。

  本次技术突破实现了技术上的飞跃

  进入FPGA这个行业的门槛很高。过去十多年时间里,Intel、IBM、摩托罗拉、飞利浦、东芝、三星等60多家公司曾试图涉足该领域,除Intel以167亿美元收购阿尔特拉成功进军该领域之外,其余公司纷纷折戟沉沙。国内曾经的领头羊,京微雅格在承接了核高基项目之后,还是陷入了经营困难,最后人才大量流失到国内其他FPGA公司中。

  FPGA之所以这么难,主要是因为市场容量小,巨额投资收回成本难;行业高度集中,后发者很难和巨头对抗;赛灵思、阿尔特拉两家引领者修筑专利壁垒,堵塞后进道路;FPGA的特殊性必须拼高端,直接与巨头拼刺刀,无法走先低价抢占低端市场,再一步一步走向中高端的发展模式。

  正是因此,全球FPGA市场基本被美国2大2小四家公司垄断。国内FPGA厂商大多处于比较艰难的发展阶段,市场份额很低,同创国芯董事长祝昌华在一次发布会上曾表示:全球FPGA芯片市场规模大约50亿美元左右,其中中国约15亿美元。由于行业的技术以及资本门槛比较高,美国厂商占据了垄断地位,在中国15亿美元的市场当中,国产FPGA产品所占市场份额约2%。

  除了市场份额低之外,国内厂商在技术水平上和国外大厂的差距也很大。虽然国内FPGA厂商有百家争鸣之势,但基本分布在中低端市场,大多是一些1000万门级左右的FPGA,少数达到2000万门级的FPGA虽然也有自主研发的,但大多是逆向工程的产物,时政要闻或商业收购的结果,比如京微雅阁就依靠美国CSwitch公司开发出具有自主知识产权的Tile架构。

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