不过,在提升国产芯片自主化率的大背景下,与CPU、GPU、DSP共称为国产芯片“四大件”的FPGA对付真正实现芯片国产自主有着根本性浸染,已经有中国FPGA公司在设计环节冲破了对国外公司的依赖,直接参与FPGA的环球竞争。
FPGA的独特性,让国产FPGA已经在中低端市场可以不被EDA卡脖子。未来五年,国产FPGA在高端市场有望深度打破。当然,软硬件技能寻衅以及环球FPGA市场格局的变革都是国产FPGA实现高端和极高端市场打破的寻衅。
FPGA更随意马虎实现国产替代

CPU、GPU、DSP、FPGA这四大类打算芯片中,FPGA更随意马虎实现完备自主可控。这是由于,CPU、GPU、DSP可以归类为ASIC芯片(专用集成电路),环球范围内想要设计这三类芯片的公司难以摆脱EDA(电子设计自动化工具)三巨子和美英IP公司的依赖。
与此不同,FPGA设计流程中用到EDA和IP须要芯片厂商向客户供应,以适应客户的哀求。环球几家市占率较高的几家FPGA公司都是向客户供应自家的EDA工具。这就意味着,FPGA的设计更随意马虎摆脱国外EDA和IP公司的限定。
高云半导体总裁宋宁对雷锋网表示:“目前,高云是在国产化进程中有实力供应自主研发的独立完备FPGA运用设计体系(IC、IP、EDA融汇结合)的公司,冲破并打通了FPGA设计中的关键依赖环节,直接参与FPGA领域的环球竞争 。”
宋宁曾在莱迪斯、Cadence任职,有多年FPGA领域的丰富履历,他进一步表示:“国产化替代实现了FPGA运用领域设计流程中EDA和IP环节的全面自主技能产权化,即是建立起一套完全的国产自主的小型化集成电路芯片工业设计体系,为终极全面实现国产集成电路芯片工业(ASIC类的CPU, GPU, DSP等)的自主技能产权化奠定根本。这便是FPGA实现国产自主更为明显的代价表示。”
目前,国产FPGA芯片已经广泛运用于消费电子领域,但主打中低端产品。FPGA芯片的主要性能指标之一是查找表(Look-Up-Table,LUT),LUT数量的多少与FPGA的性能呈正干系关系。
国产FPGA起步于消费电子市场,主打的是低端(
迈向高真个过程对海内FPGA公司而言并非易事。
国产FPGA迈向高真个三大寻衅
环球FPGA市场最近几年发生了主要的变革。自1984年赛灵思(Xilinx)发明FPGA以来,经由多年的整合吞并,FPGA市场呈现了赛灵思和Altera平分秋色,Lattice和Actel(2010年被MicroSemi收购)暗中抢占市场份额的格局。
2015年,intel以167亿美元收购Altera冲破了原有的FPGA市场格局。
故意思的是,去年10月,intel的竞争对手AMD也宣告将以350亿美元收购赛灵思,估量交易将于2021年底完成。两大FPGA芯片公司相继被收购是AI、5G和云打算的技能发展趋势下的行业整合,巨子间的整合也改变着环球FPGA市场的格局。
“intel和AMD都是超级CPU公司,分别收购两大FPGA公司的目的在于结合CPU的超强算力和FPGA超大规模I/O接口与并行打算能力打造下一代AI技能芯片。这一定会让原来市占率最高的两大FPGA公司不得不转向专注结合高端CPU和AI的专业市场。”宋宁表示。
“就拓展市场霸占率而言,两笔收购对夺通用FPGA市场的国产FPGA厂家,包括中国公司,长远来说该当是利好,由于两大巨子公司对通用FPGA市场的关注度会减弱。”
长远利好的竞争格局下,国产FPGA向高端市场迈进的软硬件寻衅依然巨大。高端(从100至500K-LUT级别) 和极高端(500K,乃至1M或nM-LUT以上)FPGA芯片,前辈工艺非常主要。
赛灵思在28nm工艺节点的代工厂从联华电子转向台积电后,开始领先于Altera。到了20nm,赛灵思进一步拉大与Altera的差距。之后,Altera被intel收购后转向intel的14nm工艺,一定程度影响了其产品进展,而赛灵思则借台积电的16nm工艺进一步扩大上风。
2019年时,两大巨子公司相继发布了环球“最大”FPGA。赛灵思在8月发布的环球最大容量的FPGA基于台积电的16nm工艺,集成350亿个晶体管、900万个别系逻辑单元。三个月后,英特尔宣告推出环球容量最大的FPGA,采取14nm工艺制造,集成了443亿个晶体管,在70×74毫米的封装面积内拥有1020万个逻辑单元。
国产FPGA想要在高端和极高端市场成功打破,自然也须要前辈工艺制程的支撑,但海内晶圆代工厂与台积电、三星这样环球领先的晶圆代工厂仍有明显的差距,这给国产高端FPGA实现完备自主可控带来了寻衅。
除了制造方面的寻衅,宋宁还指出,与高端、极高端FPGA芯片相适应的FPGA EDA工具,包括传统的前端RTL-VHDL/Verilog综合工具,以及后端布局布线(Place&Rout)工具的自主研发与自主产权同样是国产高端FPGA实现突围的寻衅。
在制程和EDA工具提升的过程中,还会涉及到专利保护的问题。
”国产FPGA替代应立足全面主导消费电子市场的目标,以及深度切入通信和汽车市场竞争的方向,这三大FPGA传统运用领域,仍将是FPGA替代机会最大的市场。”宋宁认为。
正在快速发展的5G和AI也是不容忽略的好机遇。
国产FPGA在5G和AI时期的大机会
根据Market Research Future(MRFR)的统计,2019年环球 FPGA 市场规模约为69亿美元。MRFR估量,在5G和AI的推动下,2025年环球FPGA市场规模有望达到125亿美元,年复合增长率为10.22%,个中亚太地区是主要的增量市场。
通信作为FPGA的主要运用市场,5G基站以及终端都对FPGA有巨大的需求。雷锋网理解到,目前国产FPGA在5G领域最大的机会在用户端消费电子领域,尤其在各式各样的音、视频转换接口,以及各式各样的通信协议转换接口领域。究其缘故原由还是FPGA芯片可编程,多I/O的特点非常适宜各种转换接口的设计。
至于AI,FPGA的机会在于与超强算力的CPU结合,在云端结合大数据进行剖析和预测运用,例如人脸识别,声纹识别,身份识别,行为识别等等。“中国拥有环球最大的超级数据库以及与之干系联的大数据类剖析、预测的运用处景,以是,国产FPGA在AI领域机会巨大。”宋宁表示。
作为国产FPGA的代表之一,高云会如何捉住5G和AI的机会打破高端市场?
据先容,高云半导体从一开始就致力建立独立完备FPGA运用设计体系的高度,打造自行开拓的FPGA运用设计EDA 工具,以及成体系的FPGA运用软核IP库,在市场需求的变革下,打造具备多样内嵌功能块硬核的低功耗,小型薄片化FPGA IC 产品。同时,推进高端产品的研发。
宋宁说:“高云在5G市场进行了六个方面的产品优化和布局,包括核心电压低至0.95V的低功耗化,间距只有0.4mm的封装小型化,将FPGA内核与多种存储体内核组合的多样化,将特定功能硬核接口内置FPGA的集成化,将MCU硬核内置FPGA的智能化,以及面向各种运用配备各种软核IP的灵巧化。”
“FPGA类型浩瀚,功能完好是高云产品的上风特点。这也是我们多年在产品方案、布局的结果。”宋宁表示。
面向AI市场,高云在2020年推出了适用于AI边缘打算的产品,利用高云的FPGA SoC内嵌MCU,供应快速反应、高效处理定制化数据,性价比高的FPGA,与巨子的超强CPU与FPGA结合的策略形成差异。
在这个过程中,国产FPGA也可以从低真个消费类音频FPGA市场,拓展到中低端工业掌握、监控FPGA市场,终极迈向中高真个通信、汽车FPGA市场。
小结
多个市场研究机构预测,2021年到2026年中国FPGA市场规模有望占到环球FPGA市场规模的一半以上,中国将成为FPGA公司的必争之地。不过,国外公司仍旧主导这一市场的竞争,在国产替代的背景下,包括高云在内的海内FPGA公司第生平存级别的竞争对手仍旧是国外公司。
国产FPGA的高端替代机遇与寻衅共存。宋宁估量,未来五年,国产FPGA有望在低端和中端市场市场上占主动地位,在高端市场有望深度打破,极高端市场仍任重道远。
2018年,FPGA国产化率仅4%,5年后FPGA的国产化率值得期待。雷锋网