目前，全球FPGA市場(chǎng)被美國(guó)Xilinx（賽靈思）、Altera（阿爾特拉）、Lattice（萊迪思）、Microsemi(美高森美)四大巨頭高度壟斷，且在專(zhuān)利上面對(duì)后進(jìn)者產(chǎn)生嚴(yán)格封鎖。

國(guó)產(chǎn)FPGA起步較國(guó)外廠商晚30年，技術(shù)和專(zhuān)利基礎(chǔ)薄弱。中興事件爆發(fā)和中美貿(mào)易戰(zhàn)升級(jí)，能否為本土FPGA國(guó)產(chǎn)化發(fā)展帶來(lái)新的契機(jī)？

首先介紹下什么是FPGA？FPGA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。它是作為專(zhuān)用集成電路（ASIC）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)。

基本特點(diǎn)

1）采用FPGA設(shè)計(jì)ASIC電路(專(zhuān)用集成電路)，用戶(hù)不需要投片生產(chǎn)，就能得到合用的芯片。

2）FPGA可做其它全定制或半定制ASIC電路的中試樣片。

3）FPGA內(nèi)部有豐富的觸發(fā)器和I/O引腳。

4）FPGA是ASIC電路中設(shè)計(jì)周期最短、開(kāi)發(fā)費(fèi)用最低、風(fēng)險(xiǎn)最小的器件之一。

5) FPGA采用高速CMOS工藝，功耗低，可以與CMOS、TTL電平兼容。

可以說(shuō)，F(xiàn)PGA芯片是小批量系統(tǒng)提高系統(tǒng)集成度、可靠性的最佳選擇之一。

下面重點(diǎn)介紹下國(guó)產(chǎn)FPGA的發(fā)展現(xiàn)狀，根據(jù)權(quán)威市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)Gartner數(shù)據(jù)顯示，2014年全球FPGA市場(chǎng)總規(guī)模達(dá)到50億美金，其中，中國(guó)的市場(chǎng)份額有15億美金，中國(guó)市場(chǎng)占全球市場(chǎng)的三分之一。分析機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)2015年至2020年全球FPGA市場(chǎng)的年復(fù)合增長(zhǎng)率為9%，到2020年全球FPGA 市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)84億美金。

具體細(xì)分領(lǐng)域來(lái)看，在FPGA被用于深度學(xué)習(xí)之前，F(xiàn)PGA主要有3大應(yīng)用方向：

（1）通信設(shè)備的高速接口電路設(shè)計(jì)，F(xiàn)PGA可以用來(lái)做高速信號(hào)處理，一般如果AD采樣率高，數(shù)據(jù)速率高，這時(shí)就需要FPGA對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，比如對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取濾波，降低數(shù)據(jù)速率，使信號(hào)容易處理，傳輸，存儲(chǔ)；

（2）數(shù)字信號(hào)處理方向/數(shù)學(xué)計(jì)算方向，包括圖像處理，雷達(dá)信號(hào)處理，醫(yī)學(xué)信號(hào)處理等，優(yōu)勢(shì)是實(shí)時(shí)性好，用面積換速度，比CPU快的多；

（3）SOPC，即利用FPGA這個(gè)平臺(tái)搭建的一個(gè)嵌入式系統(tǒng)的底層硬件環(huán)境，然后設(shè)計(jì)者在上面進(jìn)行嵌入式軟件開(kāi)發(fā)。

國(guó)產(chǎn)FPGA發(fā)展迎來(lái)“天時(shí)”

FPGA因技術(shù)門(mén)檻極高，全球市場(chǎng)份額主要被美國(guó)四大巨頭高度壟斷。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在全球約50億美元的FPGA市場(chǎng)規(guī)模中，Xilinx和Altera占據(jù)90%，Lattice和Microsemi占據(jù)10%以?xún)?nèi)，而國(guó)產(chǎn)FPGA市占率不到1%。對(duì)于晚30年起步的本土FPGA廠商來(lái)說(shuō)，對(duì)美國(guó)FPGA的依賴(lài)程度非常高，特別是在中高端通訊、工控、國(guó)防、大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域，幾乎100%都要依靠美國(guó)供應(yīng)商。

可見(jiàn)，無(wú)論是從產(chǎn)業(yè)發(fā)展的角度考慮，還是從國(guó)防安全的角度考慮，中國(guó)發(fā)展自主FPGA都已迫在眉睫。而中興事件和中美貿(mào)易戰(zhàn)爆發(fā)，給本土FPGA自主研發(fā)與國(guó)產(chǎn)化替代帶來(lái)了“天時(shí)”。

今年3月，美國(guó)政府一紙禁令讓中興瞬間陷入癱瘓，F(xiàn)PGA、基帶芯片、服務(wù)器芯片、光模塊等關(guān)鍵組件，成為扼住中興喉嚨的必殺武器。雖然該禁令目前已解除，但中興仍處于“嚴(yán)密觀察”期。在中美貿(mào)易戰(zhàn)仍不斷升級(jí)的當(dāng)下，仍難保美方不會(huì)故技重施。

FPGA是通信市場(chǎng)非常關(guān)鍵的部件，且需求量大，一旦禁售，中國(guó)通信類(lèi)企業(yè)將全部遭殃。不過(guò)，他也指出，美國(guó)巨頭對(duì)中國(guó)市場(chǎng)的依賴(lài)程度非常高，如華為、中興分別是Xilinx TOP 5和TOP 10的客戶(hù)，禁售必定是雙輸?shù)木置妗?/p>

盡管是“雙輸”局面，但國(guó)內(nèi)廠商顯然更為被動(dòng)，國(guó)內(nèi)FPGA廠商高端技術(shù)缺乏，難在短時(shí)間內(nèi)補(bǔ)上“通訊”這塊缺口。

因FPGA產(chǎn)品類(lèi)別繁多，要分很多個(gè)系列，每個(gè)系列又有好幾十種不同的封裝形式，中興、華為等企業(yè)會(huì)根據(jù)FPGA的性能、容量、密度、封裝型號(hào)的不同來(lái)做產(chǎn)品適配，國(guó)內(nèi)廠商還難以做到產(chǎn)品的全規(guī)格覆蓋，在實(shí)現(xiàn)替代方面仍困難重重。

如何應(yīng)對(duì)？當(dāng)務(wù)之急，一是要在硬件端加大對(duì)中高端產(chǎn)品的投入，讓國(guó)內(nèi)客戶(hù)想用并敢用國(guó)產(chǎn)FPGA；二是國(guó)家要加大政策扶持和人才培養(yǎng)力度，多給國(guó)產(chǎn)廠商歷練的時(shí)間，上下聯(lián)動(dòng)逐步實(shí)現(xiàn)突破。

生態(tài)系統(tǒng)不完善，乃當(dāng)前最大難題

生態(tài)系統(tǒng)問(wèn)題，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)FPGA發(fā)展最大的難題。有方案開(kāi)發(fā)商：“不是我們不用國(guó)產(chǎn)FPGA來(lái)做開(kāi)發(fā)，而是國(guó)外FPGA在IP核、EDA工具、軟件開(kāi)發(fā)、技術(shù)支持上更加系統(tǒng)全面，能為我們節(jié)省開(kāi)發(fā)時(shí)間和成本，這是不可規(guī)避的現(xiàn)實(shí)?！?/p>

國(guó)產(chǎn)FPGA國(guó)產(chǎn)化替代難度有二，一是EDA工具太弱，貢獻(xiàn)率低，算法上沒(méi)有突破，應(yīng)用端難以去做開(kāi)發(fā)；二是缺乏IP核，國(guó)外廠商在任何應(yīng)用場(chǎng)景下都有可用的IP核。

當(dāng)前，國(guó)產(chǎn)FPGA應(yīng)用開(kāi)發(fā)人員仍較少，生態(tài)的建立需要產(chǎn)業(yè)一起努力。相關(guān)人士表示，希望有關(guān)部門(mén)聯(lián)動(dòng)，針對(duì)電力、通訊等中高門(mén)檻的領(lǐng)域，多給本土廠商合作的機(jī)會(huì)，共同縮短生態(tài)建立的時(shí)間。同時(shí)，本土廠商要在細(xì)分市場(chǎng)找準(zhǔn)自己的突破口，再逐漸向中高端延伸。

從細(xì)分市場(chǎng)入手，逐個(gè)擊破

國(guó)內(nèi)FPGA廠商的發(fā)展機(jī)會(huì)，在于市場(chǎng)需求足夠大。一份來(lái)源于Global Market Insights的數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)到2022年亞太區(qū)域FPGA市場(chǎng)將突破40億美元，中國(guó)市場(chǎng)容量約在100億元左右，這么大的市場(chǎng)，國(guó)產(chǎn)FPGA能從中獲益多少？

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，中國(guó)FPGA有100億元左右的市場(chǎng)，約15億美金，本土FPGA占比1%不到，但在一些細(xì)分市場(chǎng)，中國(guó)FPGA仍有機(jī)會(huì)，諸如AI智能終端、視頻顯示、工控和低端通訊設(shè)備領(lǐng)域，國(guó)產(chǎn)廠商已有很大突破，不少?gòu)S商進(jìn)入了disigh in模式，少數(shù)廠商還在LED顯示控制、汽車(chē)ADAS、智能安防監(jiān)控等領(lǐng)域大有斬獲。

除此，新興市場(chǎng)也顯露出不錯(cuò)的發(fā)展契機(jī)，“我們希望在人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算等新興市場(chǎng)找到突破點(diǎn)，在這方面國(guó)產(chǎn)FPGA和國(guó)外FPGA站在同一起跑線上，國(guó)產(chǎn)FPGA還是有機(jī)會(huì)的。”半導(dǎo)體市場(chǎng)分析說(shuō)。

綜合受訪者觀點(diǎn)，以差異化設(shè)計(jì)主打細(xì)分市場(chǎng)，是國(guó)產(chǎn)FPGA發(fā)展的必經(jīng)之路，且國(guó)內(nèi)市場(chǎng)“近水樓臺(tái)先得月”的本地化優(yōu)勢(shì)愈發(fā)明顯。

不過(guò)據(jù)記者了解，在消費(fèi)類(lèi)市場(chǎng)，F(xiàn)PGA的生命周期比較短（2年左右），由此帶來(lái)的資金流壓力、工藝管理的壓力不可小覷，因此國(guó)產(chǎn)FPGA廠商選擇細(xì)分市場(chǎng)切入的同時(shí)要謹(jǐn)防這些風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。

總之，中興事件和中美貿(mào)易戰(zhàn)升級(jí)堪稱(chēng)“天時(shí)”，對(duì)國(guó)產(chǎn)芯片自主研發(fā)和國(guó)產(chǎn)化替代是一大促進(jìn)。目前，在應(yīng)用規(guī)模上，國(guó)內(nèi)幾家民用FPGA廠商也已實(shí)現(xiàn)了每年百萬(wàn)級(jí)的出貨量。相信在此良好勢(shì)頭的帶動(dòng)下，在政策扶持與應(yīng)用端的聯(lián)動(dòng)支持下，F(xiàn)PGA國(guó)產(chǎn)化替代不再是一個(gè)遙遠(yuǎn)的夢(mèng)想。