中國萬(wàn)能芯片獲突破可用于相控陣雷達 打破西方壟斷

　　日前，在一次軍民融合展會(huì )上，中國電科下屬單位展示了完全正向設計的3500萬(wàn)門(mén)級FPGA。隨后，中國電子下屬單位公開(kāi)宣布成功研發(fā)7000萬(wàn)門(mén)級FPGA。在特朗普親自否決傳說(shuō)中有中資背景，總部在美國的私募基金CanyonBridge收購美國FPGA設計公司萊迪思之后，中國電科和中國電子在FPGA上取得的技術(shù)突破非常振奮人心。

　　雖然這兩款FPGA和賽靈思、阿爾特拉這樣的巨頭差距很大，但從FPGA規模上看，已經(jīng)超出現有的國產(chǎn)FPGA一大截的水平，對于一些特殊領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，已經(jīng)可以解決部分有無(wú)的問(wèn)題。

　　FPGA是一種非常重要的芯片

　　FPGA是現場(chǎng)可編程門(mén)陣列，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是一個(gè)可以在其上編程的芯片，用戶(hù)可以在FPGA上編程實(shí)現一個(gè)特殊的硬件加速算法。目前，這種芯片主要有三個(gè)應用方向。

　　一是用在各自軍用裝備上。一個(gè)大型相控陣雷達有幾千個(gè)TR組件，幾個(gè)TR組件組成一個(gè)小的處理單元對信號進(jìn)行數模轉換和預處理，每個(gè)單元就含一個(gè)FPGA，用來(lái)做數據處理。紅外設備上也需要FPGA，美國國防后勤局就曾采購過(guò)賽靈思的FPGA用于監視、偵察和火控系統中紅外傳感器的數據處理。

　　二是用在通信設備商。比如華為和中興的多種通信設備，通信基站其實(shí)就是一個(gè)小相控陣，這就必須采用FPGA進(jìn)行數據處理?，F有的通信設備也離不開(kāi)FPGA，比如前段時(shí)間美國制裁中興通訊，FPGA也位列制裁名單之上，而華為和中興所需的FPGA大多依賴(lài)于從賽靈思和阿爾特拉等美國公司進(jìn)口?？梢哉f(shuō)，如果美國在FPGA上卡中國脖子，中國5G通信網(wǎng)絡(luò )建設勢必會(huì )受到一定影響。

　　三是芯片設計公司用來(lái)仿真。FPGA有一個(gè)稱(chēng)呼叫做“萬(wàn)能芯片”，也就是把代碼燒進(jìn)去，就可以把FPGA變成所需要的芯片。這一特性使FPGA被廣泛用于芯片仿真。什么意思呢?比如龍芯設計了一款CPU，要拿去流片的話(huà)，萬(wàn)一流片失敗，很可能就是數百萬(wàn)美元的損失。在這種情況下，那就把代碼燒進(jìn)FPGA來(lái)測試一下，通過(guò)這種測試發(fā)現問(wèn)題解決問(wèn)題，降低流片風(fēng)險。

　　也許有人會(huì )說(shuō)，既然是“萬(wàn)能芯片”，直接買(mǎi)FPGA把代碼燒進(jìn)去不就得了，何必專(zhuān)門(mén)去流片呢?這主要是因為FPGA價(jià)格非常貴，像國內IC設計公司從賽靈思采購的FPGA，高端產(chǎn)品要40多萬(wàn)元人民幣一片，而英特爾普通的CPU(PHI那種例外)，一般也就幾百、幾千上萬(wàn)元人民幣。另外，FPGA燒進(jìn)代碼后主頻也很低，一般在100MHz左右，作為對比英特爾、AMD 最新CPU的主頻都在4G左右。因此，FPGA更多的被用于仿真，以降低CPU流片的風(fēng)險。

　　另外，在醫療領(lǐng)域，FPGA被用于聲波檢測儀、CT掃描儀、核磁共振等設備。而隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)、汽車(chē)電子、機器人、無(wú)人駕駛的興起，FPGA可能會(huì )獲得更為廣泛的應用。

　　本次技術(shù)突破實(shí)現了技術(shù)上的飛躍

　　進(jìn)入FPGA這個(gè)行業(yè)的門(mén)檻很高。過(guò)去十多年時(shí)間里，Intel、IBM、摩托羅拉、飛利浦、東芝、三星等60多家公司曾試圖涉足該領(lǐng)域，除Intel以167億美元收購阿爾特拉成功進(jìn)軍該領(lǐng)域之外，其余公司紛紛折戟沉沙。國內曾經(jīng)的領(lǐng)頭羊，京微雅格在承接了核高基項目之后，還是陷入了經(jīng)營(yíng)困難，最后人才大量流失到國內其他FPGA公司中。

　　FPGA之所以這么難，主要是因為市場(chǎng)容量小，巨額投資收回成本難;行業(yè)高度集中，后發(fā)者很難和巨頭對抗;賽靈思、阿爾特拉兩家引領(lǐng)者修筑專(zhuān)利壁壘，堵塞后進(jìn)道路;FPGA的特殊性必須拼高端，直接與巨頭拼刺刀，無(wú)法走先低價(jià)搶占低端市場(chǎng)，再一步一步走向中高端的發(fā)展模式。

　　正是因此，全球FPGA市場(chǎng)基本被美國“2大2小”四家公司壟斷。國內FPGA廠(chǎng)商大多處于比較艱難的發(fā)展階段，市場(chǎng)份額很低，同創(chuàng )國芯董事長(cháng)祝昌華在一次發(fā)布會(huì )上曾表示：“全球FPGA芯片市場(chǎng)規模大約50億美元左右，其中中國約15億美元。由于行業(yè)的技術(shù)以及資本門(mén)檻比較高，美國廠(chǎng)商占據了壟斷地位，在中國15億美元的市場(chǎng)當中，國產(chǎn)FPGA產(chǎn)品所占市場(chǎng)份額約2%?！?/p>

　　除了市場(chǎng)份額低之外，國內廠(chǎng)商在技術(shù)水平上和國外大廠(chǎng)的差距也很大。雖然國內FPGA廠(chǎng)商有百家爭鳴之勢，但基本分布在中低端市場(chǎng)，大多是一些1000萬(wàn)門(mén)級左右的FPGA，少數達到2000萬(wàn)門(mén)級的FPGA雖然也有自主研發(fā)的，但大多是逆向工程的產(chǎn)物，或商業(yè)收購的結果，比如京微雅閣就依靠美國CSwitch公司開(kāi)發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權的Tile架構。

　　本次中國電科的3500萬(wàn)門(mén)級FPGA和中國電子7000萬(wàn)門(mén)級FPGA，則是非常振奮人心的技術(shù)突破。雖然具體參數還有待進(jìn)一步披露，但在規模上，相對于國內眾多商業(yè)公司，已經(jīng)是一騎絕塵了，已經(jīng)可以滿(mǎn)足很多領(lǐng)域的使用需要，解決有無(wú)問(wèn)題。比如某新銳戰機上的有源相控陣雷達，就采用了體制內單位設計的自主FPGA。

　　因此，本次中國電子和中國電科取得技術(shù)突破意義非常大，解決特定領(lǐng)域的卡脖子問(wèn)題，畢竟十幾萬(wàn)、幾十萬(wàn)一片的芯片不像英特爾的CPU那樣，民間有大量庫存，何況軍品和民品也有很大差別。一旦發(fā)生緊急情況，現有庫存消耗殆盡的情況下，將嚴重影響高精尖武器和信息化裝備的補充。

　　雖然在很多方面，自主FPGA已經(jīng)解決了有無(wú)的問(wèn)題。不過(guò)，在商用領(lǐng)域，體制內單位的FPGA還很難替換掉賽靈思和阿爾特拉的產(chǎn)品。畢竟在性能上，國內單位和賽靈思、阿爾特拉的FPGA差距還是非常大的。業(yè)內人士很明確的表示，自主FPGA還是頂不上去，目前只能用美國的FPGA。

　　結語(yǔ)

　　一直以來(lái)，中國寄希望于從國外收購技術(shù)。然而，紫光海外收購或合資的失利已經(jīng)證明了，這條路走不通。正是因此，紫光最后選擇了從中國臺灣、韓國、日本挖人，走自主研發(fā)之路。就FPGA來(lái)說(shuō)，實(shí)踐也證明，技術(shù)引進(jìn)之路走不通。

　　即便Canyon Bridge都已經(jīng)和萊迪思談妥了，但依然遭遇美國外國投資委員會(huì )的審查。由于萊迪思也非常愿意被Canyon Bridge收購，一再申請放行。只不過(guò)，萊迪思的苦苦哀求遇上了特朗普，特朗普動(dòng)用總統特權將收購的希望徹底破滅。

　　本次中國電子和中國電科在FPGA上取得的成績(jì)，則充分說(shuō)明了，自主研發(fā)的路是完全能夠走通的。一些專(zhuān)家和領(lǐng)導“技術(shù)引進(jìn)失敗，才選擇自主研發(fā)”，“把自主技術(shù)當作與國外合資的籌碼，一旦合資立馬把自主技術(shù)拋開(kāi)”的思路和做法是值得反思的。