市場(chǎng)勢態(tài)加速增長(cháng)中 國內FPGA產(chǎn)業(yè)如何實(shí)現騰飛？

　　一家號稱(chēng)是“世界上除美國硅谷以外唯一自主研發(fā)并成功量產(chǎn)現場(chǎng)可編程邏輯(FPGA)芯片”的公司;

　　一家宣稱(chēng)“歷經(jīng)10年的艱苦努力，目前擁有200多項專(zhuān)利和上百款產(chǎn)品，其中100多項已獲授權。填補了我國可編程領(lǐng)域硬件設計和軟件開(kāi)發(fā)的空白，培養了我國在該領(lǐng)域的大批技術(shù)人才?！钡墓?

　　沒(méi)有一點(diǎn)點(diǎn)防備，聽(tīng)說(shuō)碰上大事了。

　　根據行業(yè)內的相關(guān)人士透露，某國產(chǎn)FPGA公司在拖欠了兩個(gè)月工資以后，即將迎來(lái)“倒閉”的結局。

　　這對國產(chǎn)FPGA產(chǎn)業(yè)，乃至整個(gè)半導體產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了一個(gè)全新的提醒和警示。

　　為何要發(fā)展國產(chǎn)FPGA

　　1984年，Xilinx剛剛推出全球首款 F 產(chǎn)品——XC2064誕生時(shí)，它還是簡(jiǎn)單的膠合邏輯芯片，而先后也有50度家公司從事過(guò)可編程邏輯器件(PLD/FPGA)的研發(fā)，投入初創(chuàng )資金少則千萬(wàn)美金多則上億。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，但是最終登頂成功的只有位于美國硅谷的四家公司-Xilinx、 Altera、Lattice、Microsemi。

　　上述4家公司手握9000余項專(zhuān)利，如此之多的技術(shù)專(zhuān)利構成的技術(shù)壁壘當然高不可攀。

　　但眾所周知，目前剩下的FPGA公司屈指可數，目前FPGA市場(chǎng)基本上是由Altera和Xilinx這兩大美國巨頭把持。兩家公司占有將近90%市場(chǎng)份額，專(zhuān)利達6000余項之多;剩余市場(chǎng)份額主要被Lattice和Microsemi所占有，這兩家的專(zhuān)利也達3000多項。

　　2014年Xilinx、Altera兩大公司營(yíng)收分別為23.8億美元和19.3億美元;而2014年Lattice和Microsemi(僅FPGA部分)兩公司營(yíng)收為3.66億美元和2.75億美元。這前四大FPGA市場(chǎng)領(lǐng)先者幾乎壟斷了FPGA的市場(chǎng)份額。

　　FPGA之所能夠受到業(yè)者的熱烈歡迎，主要在于其在信號處理和控制應用中能取代自定制專(zhuān)用集成電路(ASIC)和處理器。能夠提供硬件定時(shí)的速度和穩定性，且無(wú)需類(lèi)似自定制ASIC設計的巨額前期費用的大規模投入。

　　其可重新編程的硅芯片的靈活性與在基于處理器的系統上運行的軟件相當，且并不受可用處理器內核數量的限制。

　　與處理器不同的是，FPGA屬于真正的并行實(shí)行，因此不同的處理操作無(wú)需競爭相同的資源。 每個(gè)獨立的處理任務(wù)都配有專(zhuān)用的芯片部分，能在不受其它邏輯塊的影響下自主運作。 因此，添加更多處理任務(wù)時(shí)，其它應用性能也不會(huì )受到影響。

　　當年，Xilinx推出的第一款FPGA 是XC2064，當時(shí)的這個(gè)“丑小鴨”采用的是2μm工藝，包含64個(gè)邏輯模塊和85000個(gè)，門(mén)數量不超過(guò)1000個(gè)。

　　而在2015年，Altera推出的Stratix 10 FPGA ，采用 Intel 14 nm三柵極 工藝開(kāi)發(fā)，單片 FPGA 架構，有 5 百 50 萬(wàn)個(gè)邏輯單元 (LE)， 浮點(diǎn)數字信號處理 (DSP) 吞吐量高達 10 TFLOP，這些數字都不是第一代產(chǎn)品可同日而語(yǔ)的。

　　作為一類(lèi)有強項性能的“處理器”，FPGA也逐漸在一些應用領(lǐng)域占領(lǐng)了重要的位置。根據網(wǎng)友“林名”所說(shuō)：

　　作為可定制的數字邏輯電路(你可以理解為一顆可以自定義功能的芯片)。FPGA應用領(lǐng)域既很寬又很窄。寬是因為可以用在幾乎任何需要數字電路的領(lǐng)域;窄是因為由于成本，功耗，開(kāi)發(fā)難度等原因，在每個(gè)領(lǐng)域都無(wú)法占統治地位

　　綜上原因，

　　舉個(gè)例子，通信領(lǐng)域是fpga應用最廣的，出貨量最大的應該是lattice給三叔用在手機上的那顆超小超便宜的。但基本上是因為傳感器太多，老的處理器不支持，新的處理器還沒(méi)流片，手機又要急著(zhù)發(fā)布，先拿來(lái)頂一下。

　　設備商是Altera，Xilinx最大的客戶(hù)，但是一般是前幾版用一下，后面一看，哎喲，量還挺大，不如流片算了，后面就不用了。

　　然后是醫療，工控這些設備，傳感器太多，cpu，gpu，arm，接口太少玩不轉，主頻才3個(gè)g處理能力太差。量太少又不值得流片。然后會(huì )用。

　　還有高端安防，視頻矩陣，大屏拼接也是類(lèi)似。然后是超算啦。

　　根據廠(chǎng)商的實(shí)際應用，我們獲知，目前FPGA的主要應用領(lǐng)域是通訊、工控、國防、消費，近年來(lái)FPGA最引人關(guān)注的變化趨勢之一就是應用領(lǐng)域不斷拓展。

　　而在FPGA傳統應用市場(chǎng)方面，通信逐步實(shí)現高速、復雜協(xié)議，消費電子應用則注重低功耗、低成本。此外，FPGA還廣泛應用于醫療電子、安防、視頻、工業(yè)自動(dòng)化、語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò )、半導體制造設備以及家電等領(lǐng)域。

　　另外，FPGA在工業(yè)中的應用主要涉及四大領(lǐng)域，分別是馬達控制、工業(yè)網(wǎng)絡(luò )、機器視覺(jué)和機器人控制。以馬達控制為例，重點(diǎn)是需要降低噪音、減少震動(dòng) 、降低 EMI，同時(shí)獲得更高的控制精度和減少能源消耗等。

　　這就給FPGA帶來(lái)了龐大的市場(chǎng)。

　　根據相關(guān)數據顯示，2014年，全球FPGA市場(chǎng)總規模達到50億美金，其中，中國的市場(chǎng)份額有15億美金，中國市場(chǎng)占全球市場(chǎng)的三分之一。分析機構預計2015年至2020年全球FPGA市場(chǎng)的年復合增長(cháng)率為9%，到2020年，全球FPGA 市場(chǎng)規模將達84億美金。

　　目前FPGA正處于一個(gè)加速增長(cháng)的市場(chǎng)勢態(tài)中，增長(cháng)幅度遠大于其他芯片市場(chǎng);同時(shí)，FPGA行業(yè)平均毛利可觀(guān)，據市場(chǎng)數據分析表明其行業(yè)平均毛利大于60%。FPGA行業(yè)也需要更大的市場(chǎng)規模，以吸引更多的使用者。預計隨著(zhù)FPGA產(chǎn)量逐步增加，成本的進(jìn)一步降低，其市場(chǎng)份額將會(huì )持續增大。國內的華為和中興等設備商，每年花在A(yíng)家和X家產(chǎn)品采購的錢(qián)不計其數。

　　2014-2020年全球FPGA市場(chǎng)規模

　　而近年來(lái)，由于半導體國產(chǎn)化和安全相關(guān)原因，國家支持FPGA的發(fā)展，于是一批國產(chǎn)FPGA廠(chǎng)商異軍突起。