國產(chǎn)FPGA“祥云”達千萬(wàn)門(mén)，京微雅格要爭業(yè)界第三

摘要：本文從介紹京微雅格的CME-C1(祥云)芯片入手，分析了國產(chǎn)FPGA突破面臨的機會(huì )和技術(shù)市場(chǎng)挑戰。

　　不久前，京微雅格(北京)科技有限公司(CME)在京召開(kāi)“國家科技重大專(zhuān)項核高基項目首顆高性能FPGA芯片暨京微雅格CME-C1(祥云)系列新品發(fā)布會(huì )”，宣布其面向大容量FPGA市場(chǎng)的“云”系列首款FPGA芯片，CME-C1(祥云)正式發(fā)布。

　　據悉，CME-C1采用了TSMC(臺積電)40nm CMOS工藝，邏輯容量從30K~200K不等。該系列產(chǎn)品使用了全新的LUT 6架構和32路全時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò )，運行速度可達到700MHz。此外，針對高速大容量市場(chǎng)的應用需求，CME-C1還整合了高速Serdes接口，最高可達6.5 G，1333Mbps 的硬核DDR2/3控制器和硬核PCIe接口以及36*18的DSP處理器。

　　京微雅格董事長(cháng)兼CEO劉明博士稱(chēng)，CME-C1是其“云”系列FPGA的第一顆芯片，也是納入“十二五”核高基重大科技專(zhuān)項的國家級創(chuàng )新項目。從2011年起，京微雅格就啟動(dòng)針對千萬(wàn)門(mén)級中高端FPGA產(chǎn)品的技術(shù)儲備和研發(fā)，包括面向較大容量的芯片架構與軟件原型設計，經(jīng)過(guò)多年的市場(chǎng)調研與技術(shù)積累，CME-C1終于成功研發(fā)并在2015年底順利通過(guò)各項性能測試。

　　“CME-C1可以被廣泛地應用在廣播通信、國防軍工、金融安全、電力傳輸、儀器儀表等傳統領(lǐng)域，也可用在機器人、無(wú)人機、大數據等新興領(lǐng)域?！薄翱赡苣銈円沧⒁獾搅?，在此次媒體發(fā)布的背景板上武漢虹信通信、普天通信技術(shù)研究院是作為京微雅格CME-C1發(fā)布的合作單位出現的。其實(shí)，不光在通信領(lǐng)域，國防軍工、金融安全等CME-C1應用的目標領(lǐng)域，我們都做了長(cháng)期而廣泛的調研與評測，確保了CME-C1應用的針對性與有效性，”劉明博士補充說(shuō)。

FPGA的優(yōu)勢

　　FPGA和CPU、內存芯片并稱(chēng)我國三大高端核心芯片。相較于A(yíng)SSP和ASIC，FPGA在定制化、上市時(shí)間、工具成本、風(fēng)險性、對新標準的適應性方面都具有優(yōu)勢?，F在FPGA有越來(lái)越多的應用。而專(zhuān)用器件在制程工藝上較為落后，例如ASIC還停留在主流工藝65nm，先進(jìn)的FPGA比ASIC高出三代(即20nm)。

　　FPGA市場(chǎng)很好，據Gartner統計，從2014年2023年，FPGA的年均增長(cháng)率7%，涵蓋從通信到消費類(lèi)電子等。去年Intel斥資167億美元并購了世界第二大FPGA廠(chǎng)商——Altera，就是看中了FPGA幾乎什么都可以做的機會(huì )。因為CPU和DSP功能在很多地方都可用到。CPU功能既可軟件編程也可硬件編程，但CPU主要軟件編程;FPGA是硬件編程，是軟件化的硬件，這是FPGA與CPU比較明顯的區別。Intel等業(yè)界企業(yè)認為，今后IC是多核、異構的系統級芯片，有CPU、GPU、內存和FPGA等功能，還有IP核和接口。到2032年所有芯片都是可編程的。

技術(shù)研發(fā)像漫漫長(cháng)夜

　　目前我國是世界最大的FPGA市場(chǎng)，市場(chǎng)份額約占40%。但是由于專(zhuān)利限制，只有5家廠(chǎng)商做出商用FPGA，即美國的兩大兩小和中國的京微雅格。

　　本土FPGA的研發(fā)“像漫漫長(cháng)夜，當時(shí)不知能否熬到現在?！眲⒚鞑┦炕貞浀?。開(kāi)始由于專(zhuān)利限制幾乎寸步難行，只好另辟蹊徑。所幸一些FPGA廠(chǎng)商的部分專(zhuān)利到期了，但僅僅這些還不夠，京微雅格在關(guān)鍵地方得到了幫助——一家初創(chuàng )公司路沒(méi)走通，京微雅格把他們的邏輯專(zhuān)利買(mǎi)回來(lái)，在此基礎上繼續研制。

　　當然，摸出來(lái)的架構還需要很長(cháng)時(shí)間的磨合，進(jìn)一步優(yōu)化性?xún)r(jià)比。經(jīng)過(guò)曲折道路和時(shí)間積累，才實(shí)現了目前的成果。

　　在戰略上，京微雅格現有的架構可做到300K邏輯容量、28nm。公司正在預研新技術(shù)，甚至到10nm、7nm，將采用新架構。硬件與軟件今年開(kāi)始分開(kāi)核算。近期硬件投入較大，因為產(chǎn)品多樣性是主要差距，需要更多更快地推出產(chǎn)品來(lái)滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求。但FPGA 80%靠軟件，因此未來(lái)將加大軟件投入。

歡迎有民族情結的伙伴支持

　　目前，“我們在性能上不會(huì )差得很遠。技術(shù)上有差距，但是差距不是很大?！眲⒚髡f(shuō)?！八晕覀冏畲蟮恼系K不是技術(shù)差距，而是產(chǎn)品的多樣性和市場(chǎng)成熟度?！?/p>

　　在多樣性方面，因為競爭對手有三十多年的歷史，一百多種芯片，可滿(mǎn)足各種各樣的需求。京微雅格才有7顆芯片。如果客戶(hù)需要十幾、二十幾種芯片，競爭對手會(huì )進(jìn)行打包銷(xiāo)售。在產(chǎn)品成熟度方面，京微雅格需要磕磕碰碰的經(jīng)驗積累，就像微軟Windows產(chǎn)品一樣，推出后有大量用戶(hù)使用，才能發(fā)現漏洞，不斷完善，日臻成熟。

　　在市場(chǎng)接受度方面，一般客戶(hù)用慣了某類(lèi)產(chǎn)品，通常不愿意改，因為要重新學(xué)一套東西。因此沒(méi)有絕對、必須的時(shí)候往往不會(huì )改?，F在國家強調國產(chǎn)替代、國產(chǎn)化。很多行業(yè)和領(lǐng)域，國家也規定必須用或者鼓勵用國產(chǎn)芯片，對京微雅格來(lái)說(shuō)是利好消息?！皣a(chǎn)FPGA需要合作伙伴的支持，尤其需要那些有民族情結的合作伙伴的支持?！?/p>

　　京微雅格的其他兩個(gè)優(yōu)勢是：本土企業(yè)的特點(diǎn)是開(kāi)發(fā)設計的能力較弱，希望原廠(chǎng)圍繞芯片把解決方案做出來(lái)，這對京微雅格是很大的挑戰，也會(huì )占用一定的資源，但是磨刀不誤砍柴工，功夫不負有心人，就像當年聯(lián)發(fā)科給山寨手機帶來(lái)解決方案一樣，一旦做出來(lái)，客戶(hù)對京微雅格的依賴(lài)性會(huì )提高。另外本土公司在語(yǔ)言、文化、地域、時(shí)間上具有天然的優(yōu)勢。

　　具體地，京微雅格主打國防、安全、通信等和京微雅格匹配較好的客戶(hù)，改變客戶(hù)的使用習慣。另外在商業(yè)市場(chǎng)上，京微雅格也走在了前面，2015年出貨了幾十萬(wàn)塊芯片，今年又在做重大專(zhuān)項。

　　此次CME-C1的推出不是定位于為做科研項目而作，而是在滿(mǎn)足國家重大科技項目的需求下結合市場(chǎng)而作。這次CME-C1剛剛上千萬(wàn)級，是為了滿(mǎn)足一部分客戶(hù)需求，因為資源越多，如果用不出來(lái)就越浪費。

　　C1的競爭對手是Xilinx的Virtex-6，也是采用TSMC的45nm工藝，二者性能幾乎相當，部分性能京微雅格甚至更先進(jìn)，例如LVDS達到1.3G，Virtex-6是800M，Serdes客戶(hù)是6.5G，京微雅格是10G，DSP數值也更高。Altera Stratix IV的內存和DSP數量等系統指標也沒(méi)CME高?！巴耆嫒菔亲钍∈碌奶娲?。但我們要針對客戶(hù)需求實(shí)現系統上的優(yōu)勢，例如客戶(hù)需要Serdes高速接口，值得買(mǎi)競爭對手的高端器件。而我們的C1芯片已配上高速Serdes?！?/p>

要做FPGA第三大

　　中國FPGA市場(chǎng)占世界市場(chǎng)的40%，規模能夠支持2~3家本土FPGA廠(chǎng)商。但和實(shí)力雄厚的國際廠(chǎng)商的競爭是很激烈的?！拔医?jīng)常鼓勵員工。1964年中國跨入核門(mén)檻，當時(shí)有兩大兩小，美蘇是兩大，英法是兩小，中國是第五。但中國由于有了核保護傘，贏(yíng)得了幾十年的建設時(shí)期?！苯裉霧PGA市場(chǎng)也有兩大兩小，兩大是Xilinx和Intel收購的Altera，兩小是Lattice和Microsemi，京微雅格名列第五?！拔覀儽M量趕上去，爭取在2020年躋身世界第三!”

參考文獻：

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　　[2]王瑩.FPGA對可穿戴及移動(dòng)具有天然優(yōu)勢.電子產(chǎn)品世界,2014(5):19

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　　[4]CSIP.CSIP回顧和展望我國安全可靠關(guān)鍵軟硬件創(chuàng )新發(fā)展(2014-2015).電子產(chǎn)品世界,2015(5):19-20

　　[5]倪光南.發(fā)展自主可控的信息技術(shù)和產(chǎn)業(yè).電子產(chǎn)品世界,2015(10):25

本文來(lái)源于中國科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2016年第2期第21頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。