簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，FPGA（Field－Programmable Gate Array），即現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列，它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物，是作為專(zhuān)用集成電路領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門(mén)電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。
那么，這樣一種非常適合大批量應(yīng)用到各領(lǐng)域的集成電路產(chǎn)品，中國(guó)目前的發(fā)展水準(zhǔn)如何呢？日前，一場(chǎng)由東南大學(xué)和南京集成電路產(chǎn)業(yè)服務(wù)中心（ICisC）承辦的2017年全國(guó)大學(xué)生FPGA創(chuàng)新設(shè)計(jì)邀請(qǐng)賽掀起了對(duì)FPGA產(chǎn)業(yè)發(fā)展和中國(guó)FPGA發(fā)展現(xiàn)狀的討論。
全球FPGA發(fā)展概況
從市場(chǎng)規(guī)模來(lái)看，全球FPGA近幾年基本維持在50億美元左右，應(yīng)用則以傳統(tǒng)通信市場(chǎng)為主，云計(jì)算、IoT等新興市場(chǎng)尚在培育期。
Xilinx、Altera、LatTIce三家廠(chǎng)商營(yíng)收始終位于全球前三甲，每年的營(yíng)收、凈利潤(rùn)增長(zhǎng)以及毛利率都相對(duì)穩(wěn)定。參加此次FPGA邀請(qǐng)賽高峰論壇的深圳市紫光同創(chuàng)電子有限公司營(yíng)銷(xiāo)中心總經(jīng)理包朝偉表示，這三家廠(chǎng)商占據(jù)絕大部分的市場(chǎng)份額，尤其是Xilinx，長(zhǎng)期占據(jù)行業(yè)龍頭位置，年產(chǎn)值超過(guò)23億美元，全球市場(chǎng)份額超過(guò)50%，且還在持續(xù)增長(zhǎng)。技術(shù)方面，近十年FPGA沒(méi)有根本性的進(jìn)步，行業(yè)壟斷已經(jīng)形成。
Xilinx、Altera、LatTIce、Microsemi等廠(chǎng)商共計(jì)擁有超過(guò)10000件專(zhuān)利，占總量60%以上，F(xiàn)PGA架構(gòu)和核心電路、應(yīng)用方案，基本被這幾家國(guó)外廠(chǎng)商專(zhuān)利網(wǎng)覆蓋，后進(jìn)者發(fā)展受到極大限制。資料顯示，Xilinx Virtex UltraScale Plus系列產(chǎn)品，采用16納米先進(jìn)制程工藝，擁有超過(guò)28520萬(wàn)門(mén)，Serdes速率為32.75Gbps ，即將開(kāi)始量產(chǎn)，在技術(shù)上依舊領(lǐng)先競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。
中國(guó)的現(xiàn)狀和機(jī)遇
數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)FPGA市場(chǎng)國(guó)產(chǎn)化率非常低，政府部門(mén)國(guó)產(chǎn)應(yīng)用率不足30%，還有很大提升空間，商用市場(chǎng)國(guó)產(chǎn)化率就更低，形勢(shì)不容樂(lè)觀。包朝偉表示，國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商FPGA產(chǎn)品在中國(guó)市場(chǎng)的份額總計(jì)不足5%，只有紫光同創(chuàng)、安路等廠(chǎng)商在中低密度市場(chǎng)取得了一些成績(jī)。
不過(guò)，由于全球絕大部分FPGA專(zhuān)業(yè)人才集中在前幾家龍頭廠(chǎng)商，其它廠(chǎng)商人才匱乏，再加上FPGA開(kāi)發(fā)需要最先進(jìn)的制造封測(cè)工藝、軟件開(kāi)發(fā)難度大、IP多且雜，需要大量應(yīng)用才能支撐市場(chǎng)，因此中國(guó)目前的發(fā)展存在嚴(yán)重滯后的問(wèn)題。當(dāng)然，這也是國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商的發(fā)展機(jī)會(huì)。從信息、產(chǎn)業(yè)和國(guó)防安全等方面考慮，中國(guó)不僅需要自主FPGA，而且還需要將其快速?lài)?guó)產(chǎn)化。
在AI、IoT、5G快速發(fā)展和即將商用的情況下，預(yù)計(jì)將帶來(lái)龐大的FPGA增量市場(chǎng)，而這也是國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商快速切入的時(shí)機(jī)。
據(jù)悉，紫光同創(chuàng)TItan系列FPGA產(chǎn)品采用40納米制程工藝，擁有超過(guò)2500萬(wàn)門(mén)，Serdes速率為6.25Gbps，目前已經(jīng)量產(chǎn)，并在通信、安全等中高密度市場(chǎng)逐步打開(kāi)局面。
當(dāng)前，在國(guó)家大力支持集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的環(huán)境下，對(duì)于尚不夠強(qiáng)大的中國(guó)FPGA企業(yè)來(lái)說(shuō)不失為黃金發(fā)展時(shí)機(jī)，如何把握機(jī)會(huì)快速做大做強(qiáng)將是對(duì)每一家企業(yè)的考驗(yàn)。