|
前期复旦微电子曾研制出的自主知识产权千万门级FPGA产品，突破了在传统集成电路设计基础上的高可靠性设计，经测试其高可靠性能处于国际领先地位。该系列产品已成功应用于我国卫星导航、载人航天等重大工程项目中。 在2018年5月第二届中国高校科技成果交易会上，复旦微电子发布新一代拥有自主知识产权的亿门级FPGA产品，填补了国内超大规模亿门级FPGA的空白，各类指标已达国际同类产品先进水平。
走向高端FPGA，国内产业还需多少努力？ 可以看到，尽管我国FPGA企业正在发力中，但客观上，现有国产FPGA的性能实力和市场占有率均与国际先进水平存在明显差距。
▲国产FPGA技术水平差距（图源：安路科技） 面对强大且分工明确的国际FPGA格局，技术和市场突围都绝非易事。要缩短这些差距，显然不能只靠埋头研发。 首先，高端FPGA必须攻克。毕竟美企垄断了绝大多数FPGA专利和市场，日本、韩国以及欧洲各国又都没有先进的FPGA公司，万一美国再下狠手升级出口管制措施，我国通信业的建设很难避开高端FPGA缺货的影响。 而要推进技术研发至少需抓住亮点，一是采用更先进的制程工艺，二是研发创新架构。 制程工艺技术越先进，同等芯片面积包含的晶体管数量越高，可以大幅提升性能和降低功耗，因而国际FPGA头部厂商已开始采用最先进制程工艺。 但制程工艺越先进，也意味着研发生产成本越来越高，导致先进FPGA研发颇有“曲高和寡”的意味。 当前最先进的国产FPGA还基于28nm工艺，流片成本已经达到近千万人民币，而留给国产FPGA的市场份额非常少，如果砸钱攻关更先进制程节点，不能回本的风险很大。因此政府以及更多资本的支持也尤为必要。 另外从赛灵思和英特尔Altera两家寡头近年在FPGA领域的布局上，我们可以看到先进FPGA已不再单纯依靠制程迭代来达到新的性能目标，未来FPGA进化更多需要依靠芯片架构的创新。巨头在产品和市场布局上的一些新动向，也为我国FPGA发展方向提供了一定的借鉴价值。 除了改良硬件性能外，配套软件工具的优化同样不容忽视。 FPGA之所以偏“小众”，一个关键原因就是编程技术门槛高。FPGA需软硬件紧密配合才能真正发挥其性能，其编程采用的verilog或VHDL硬件描述语言本身有难度，在加上编程设计时需考虑应用场景的多样性、复杂性和效率，编译难度令不少工程师头疼。 国际主流企业的软件开发工程师配比已达到50%，而且赛灵思、英特尔Altera都在着力通过软件优化持续降低FPGA开发门槛。 比如赛灵思去年推出统一软件平台Vitis，让软件开发者也能高效开发硬件；英特尔则亮出面向异构计算的大招，其oneAPI让开发者可以跨CPU、GPU、FPGA、ASIC等多种架构进行产品开发。
▲赛灵思统一软件平台Vitis面向软件开发者 而国内企业普遍软件开发工程师配比偏低，配套软件和工具也相对缺乏，对上游的EDA等软件工具以及IP核心依赖程度较高。实现自主替代、提升国内FPGA产业竞争力，显然也离不开国内生态上下游的共同努力，离不开从EDA与IP核、芯片到应用的完整生态的构建。 一些国内FPGA玩家已在为完善国产FPGA开发生态环境做出努力。例如近日，紫光同创联合国内FPGA方案提供商芯驿电子（ALINX）共同推出国产入门级FPGA开发套件，开发板加下载器套餐价格低至470元，为初学者及高校学生、研究院所提供了更加低成本的FPGA开发平台。 还有一个掣肘国内FPGA生态发展的关键要素——教育资源和人才的缺乏。有第三方数据统计，美国FPGA工程师有三四十万，而中国FPGA工程师仅有两三万，约为美国的1/10。 一方面，硬件描述语言编程难度大、教育资源相对稀缺、开发成本高等壁垒，将许多开发者拒在FPGA的门外。另一方面，优秀的FPGA人才通常会集中在顶级FPGA企业，国产FPGA势力暂时在招揽高端人才上不占优势。 现有高端人才可以通过优化国内创新创业环境来招揽，但人才缺口的贴补必须通过教育。 由于技术差距已经明显，短期内很难跟上，找准市场定位、制定切实可行的产品路线可能对一个企业能否长存更为重要。
结语 国产FPGA产业的漫漫突围路只是中国集成电路产业进化的一个缩影，在动荡的地缘冲突背景下，关键芯片自主可控已成为保持我国信息技术发展速度以及守卫国格的必然选择。 但真正实现全产业链的自主可控绝不可能只靠一个华为海思，需要更多国产芯片厂商未雨绸缪，打造更多可替代国际产品的自主研发芯片。 追赶国际先进芯片水平的道路依然艰辛漫长，但有些事不是因为看到了希望所以坚持，而是咬牙坚持到最后，终见曙光。 我们期待未来国内厂商能交出令人惊喜的答卷，也应给予负重前行的半导体从业者们足够的敬意与包容。 （本账号系网易新闻·网易号“各有态度”签约帐号） 本文首发于微信公众号：智东西。文章内容属作者个人观点，不代表和讯网立场。投资者据此操作，风险请自担。 （责任编辑：王治强 HF013） |
