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这颗芯片有故事,你有酒吗?
发布时间:2016-06-24 14:43:00
技术类别:CPLD/FPGA
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这颗芯片有故事,你有酒吗?

除了CPU(中央处理)和GPU(图形处理器)之外,芯片家族还有另外一名“成员”—FPGA。

比起前面两位兄弟,FPGA几乎鲜为人知,但这并不妨碍它成为民用领域和军用领域的“宠儿”。不仅对将到来的5G通讯、大数据、物联网领域有重大的潜力,就连绝大部分的大型军用电子设备也对FPGA十分依赖。

然而就是这颗如此重要的芯片,国内能生产的厂家寥寥无几,国外进口的FPGA占据着98%的市场份额。为何这颗芯片的普及难度就那么大呢?

什么是FPGA

在度娘上面可知,FPGA全称是Field-Programmable Gate Array(现场可编程门阵列),通俗一点地说就是这颗芯片允许你在上面编程。(编程)完成后就可以实现一个特殊的硬件加速算法,比如定位手机上的地图。

什么?没看懂!没关系,我们举个应用例子:现在我们使用的芯片(CPU)都是双核、四核甚至八核/十六核的。有国外的科学家就研发出内置1000个内核的CPU(1000个内核,想想都觉得恐怖),这个CPU里面就采用了FPGA的芯片。

值得注意的是,虽然FPGA芯片的处理能力如此强大,但仍没有普及,原因就是对FPGA芯片编程非常困难。除了赛思灵和阿尔特拉这两家美国公司之外,因特尔、IBM、三星、东芝、飞利浦、摩托罗拉等全球60多家公司都试图去涉足,均惨败而归;其中的原因就是FPGA的进门门槛太高了。

FPGA芯片的进门门槛有多高?

专利技术壁垒太高:目前为止,赛思灵和阿尔特拉、莱迪思、美高森等公司用9000多项专利构建了一道坚实的知识产权堡垒,大大地堵死了IBM等公司的追赶之路。当年英特尔耗资167亿美元收购阿尔特拉,也仅仅是获得FPGA的领域的“敲门砖”。

要知道,从上世纪80年代开始,赛灵思花费了30多年的时间积累FPGA技术和经验,才能在该领域留下丰厚的技术和知识底蕴。

FPGA的市场偏小:全球半导体的市场总额为4000亿美元/年,而FPGA仅有50亿美金/年,相对狭窄的市场也加剧了激烈的竞争(市场份额难以养活全球的大公司),仅仅留下少数生存下来的佼佼者。

用户对FPGA的性能要求多:芯片模拟工作是FPGA需要经常做的分场景之一,使用中要在FPGA芯片的基础上编程,必要牺牲很多性能,以达到和CPU匹配的要求,令用户对FPGA的性能提出更多的要求。

赛思灵、阿尔特拉等公司的FPGA芯片一直采用最先进的制程工艺(如现在的14/16nm工艺),再加上一些如英特尔、台积电等掌握先进制造工艺的企业对国内IC设计公司的技术保护(限制最先进的制程工艺);采购IP做集成可以,自主研发IC则设置各种限制。令国内企业面对高昂的制程工艺成本,失去先机无力追赶。

在国内采购IC芯片非常方便,线下采购集中在深圳华强北,线上采购主要以安芯、猎芯和芯易网为主。其中芯易网是在电子元器件分销产业电商化趋势下诞生的,致力于产业链和独立分销市场资源大整合,令信息更加透明化,轻资产模式解除库存压力。

国内生产的FPGA现状

可以说,目前国内的FPGA厂商有数量没质量,不管是有十多年自主研发经验,并且收购了美国CSwitch公司的京微雅格,还是在军用领域占有一席之地的国微产品,亦或是拥有莱迪思整个核心团队的西安智多晶,都无法和赛思灵、阿尔特拉很大的差距。

这种差距不仅表现在硬件上,还有软件上的。要想在FPGA领域立足,没一套ESA工具(设计电子电路的软件程序)可不行的。此外,市场份额也能看出国内FPGA厂商和国外的差距:全球FPGA市场的份额约为50亿美元,而中国市场仅有15亿美元;国内厂商在国内的占比也仅仅只有2%,更别提国外的市场竞争力了。

FPGA是“后妈的孩子”

由于普及程度还比不上CPU,FPGA也就显得没那么重要,在国内CPU和储存芯片的研发都能获得大量的政府经费支持,而FPGA的资金却少得可怜。国内厂商想要获得政府的经费非常困难,比如京微雅格在接到国家重大专项课题时,才能获得1/3的国家拨款;更别提国微电子和同创国芯也付出了很大努力,才能获得少得可怜的国家研发资金。

那么问题来了,如果国内的FPGA还没发展起来,只能完全依赖国外特别是美国的尽快,这比如是一个隐患;如果没有FPGA,不管是在民用应用领域还是军事应用领域,都非任何人的福分。

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