國產FPGA企業：真正*國產替代還差2.5代

芯師爺|Core master|

2022-03-10 11:31:33 20

FPGA（Field Programmable Gate Array，可編程門陣列）被稱為數字芯片領域的“*芯片”，它可以通過編程，組合成任意數字電路，可應用到通信、人工智能、手機、航空等各個領域。FPGA作為專用集成電路領域中的一種半定制電路，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數有限的缺點。

同時，盡管FPGA賽道較小，但其利潤空間巨大。相比于CPU、GPU、ASIC等產品，FPGA芯片利潤率要更高。中低密度百萬門級、千萬門級FPGA芯片研發企業利潤率接近50%，高密度億門級FPGA芯片研發企業利潤率更是接近70%。

根據Gartner預測，到2025年，FPGA市場規模將逐漸上升至125.21億美元，年均復合增速約為11%。FPGA市場格局一直比較穩定，龍頭賽靈思（市占率約為50%）與Altera（市占率約為30%）占據大多數市場，國產廠商市場份額和國產化率都不高，因此國產替代可能性極大，國產廠商仍然有很大發展和追趕空間。目前，中國FPGA企業主要有紫光同創、復旦微、高云半導體、安路科技、京微齊力、中科億海微、智多晶等企業。

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國產FPGA逆流而上，正向設計加速突圍

來源：芯師爺

正向設計加速突圍

FPGA芯片屬于邏輯芯片，對制程的要求較高，從產品的研發設計到試產，一般需要花費 1-2 年的時間。2012年前，國內FPGA主要是通過反向分析，來滿足特定的行業需求。2012年之后，國產正向設計FPGA公司逐漸出現成立。自2017年起，國產FPGA企業才從反向設計到正向設計*過渡，至此中國FPGA正式邁入發展關鍵階段。在自主可控及國產替代的大趨勢之下，國產FPGA開始在國內市場得到客戶認可。

今年，在由芯師爺舉辦的硬核中國芯評選的采訪活動中，中科億海微就國產FPGA企業的現狀、挑戰等話題與芯師爺進行了分享。

中科億海微副總裁蔡剛分享，中科億海微一直堅持正向設計的技術路線，具有十余年國產可編程邏輯芯片的研制經驗。作為一家國產FPGA企業，中科億海微經過近幾年的發展在產品和技術方面都取得了不錯的成果。最近幾年，中科億海微在器件工藝和芯片規模方面實現了跨越式發展，器件工藝由130nm跨越到40nm，芯片規模由百萬門級跨越到了千萬門級。突破了千萬門級可編程邏輯芯片研制的關鍵技術，成功研制出1350萬門、450萬門和90萬門的可編程邏輯芯片系列產品，能夠滿足工業控制、加解密運算、接口協議轉換、數字信號處理等應用領域的需求。

基于正向設計的技術優勢，中科億海微團隊具備提供嵌入式可編程電路IP核硬核的能力，可根據用戶需求對IP的資源類型、規模、形狀尺寸進行定制化設計。同時推出嵌入式可編程電路IP核評估軟件，可在芯片設計前生成用戶所需器件，用戶可自行對器件進行評估。嵌入式可編程電路IP核可為不同行業提供一種有效的“軟件定義芯片”的解決方案，能夠在降低系統升級成本的同時提升系統的性能。未來將在通信、人工智能、信息安全和數據中心等更新速度快、帶寬要求高的領域實現大量應用。目前公司在40nm工藝節點已能對外提供嵌入式可編程電路IP核技術服務，未來將在更多工藝節點上對外提供服務。

中科億海微已經可以實現一部分可編程邏輯芯片的國產替代，隨著推出產品的不斷豐富，未來將會實現更多可編程邏輯芯片的國產替代。

28nm*追趕，FPGA逆流而上

問：

2020 年國產28nm FPGA正式問世，28nm對國產FPGA究竟意味著什么？同時，這也引發了對行業的追問，我們離實現FPGA國產替代到底還有多遠？

中科億海微副總裁蔡剛與芯師爺分享到，國外FPGA產品目前已發展到第三代，*代是普通的FPGA器件（包括45nm的6系列FPGA、28nm的7系列FPGA、20nm的UltraScale系列FPGA以及16nm的UltraScale+系列），第二代是嵌入處理器硬核的系統芯片（包括28nm的Zynq系列、16nm的Zynq UltraScale+ MPSoC和RFSoC系列），第三代是面向異構運算的自適應平臺（Versal ACAP系列）。

國產28nm FPGA 正式問世意味著國產FPGA達到了國外*代產品的中端水平，離真正的*國產替代還存在著2.5代的代差。雖然差距還很大，但國內近年來的發展勢頭強勁，正在加速追趕，未來5~10年國內FPGA的水平預計會達到與國外處于同一等級。雖然目前差距較大，但28nm FPGA的推出，使得能夠實現FPGA國產替代的領域顯著增多。未來隨著更多高端國產FPGA的出現，FPGA國產替代的領域將會越來越多。

新賽道新機遇，研發人才最關鍵

問：

新興的AI、5G通信、工業互聯網、自動駕駛、云計算、邊緣計算、物聯網市場等，對FPGA的需求均在持續走高，FPGA企業如何把握市場機遇？

中科億海微副總裁蔡剛表示，FPGA企業要把握這些市場機遇需要做好以下幾個方面的工作：

1、與新興領域的系統集成廠商進行緊密合作，深入了解行業的技術痛點，采用個性化的定制設計滿足新興行業的新需求；

2、 FPGA企業需要在高端FPGA方面加大研發投入力度，不能緊限于滿足低端應用的需求；
3、與高校、研究所緊密合作培養FPGA方向的高端人才，解決人才“瓶頸”問題；
4、加強設計、流片、封裝、測試和EDA工具等環節的技術研發力度，不能存在明顯短板，才能真正實現*的FPGA國產替代。

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