不害怕 EDA 被卡脖子：国产高端 FPGA 突破 “技术铁幕”

3月1日消息 对比几十亿销售量、市场容量上千亿的 CPU 和 GPU，市场容量还未超百亿美元的 FPGA 并不是大家关心的聚焦点。

但是，在提高中国芯片实用化率的大情况下，与 CPU、GPU、DSP 共称之为中国芯片 “四大件”的 FPGA 针对真实完成集成ic国内独立拥有基本性功效，早已有我国 FPGA 企业在设计方案阶段摆脱了对海外企业的依靠，参于 FPGA 的全世界市场竞争。

FPGA 的特有性，让国内 FPGA 早已在中低档销售市场可以不被 EDA 受制于人。未来五年，国内 FPGA 在高档销售市场有希望深层提升。自然，硬件软件技术性挑戰及其全世界 FPGA 销售市场布局的转变全是国内 FPGA 完成高档和极高档销售市场提升的挑戰。

FPGA 更非常容易完成国产替代

CPU、GPU、DSP、FPGA 这四大类测算集成ic中，FPGA 更非常容易完成彻底自主可控。这是由于，CPU、GPU、DSP 能够 分类为 ASIC 集成ic（专用型集成电路芯片），全世界范畴内要想设计方案这三类集成ic的企业无法解决 EDA（电子设计自动化技术专用工具）三巨头和英美 IP 企业的依靠。

与此不一样，FPGA 设计流程中采用 EDA 和 IP 必须集成ic生产商向顾客出示，以融入顾客的规定。全世界几个市场占有率较高的几个 FPGA 企业全是向顾客出示自己的 EDA 专用工具。这就代表着，FPGA 的设计方案更非常容易解决海外 EDA 和 IP 企业的限定。

高云半导体首席总裁宋宁表明：“现阶段，高云是在国内生产制造的过程中有整体实力出示自主研发的单独完善 FPGA 运用设计方案管理体系（IC、IP、EDA 汇融融合）的企业，摆脱并连通了 FPGA 设计方案中的重要依靠阶段，参于 FPGA 行业的全世界市场竞争 。”

宋宁曾在莱迪斯、Cadence 就职，有很多年 FPGA 行业的丰富多彩工作经验，他进一步表明：“国产化替代完成了 FPGA 主要用途设计流程中 EDA 和 IP 阶段的全方位独立技术性产权年限化，相当于创建起一套详细的国内独立的微型化集成电路芯片集成ic工业产品设计管理体系，为最后全面实施国内集成电路芯片集成ic工业生产（ASIC 类的 CPU，GPU，DSP 等）的独立技术性产权年限化打下基础。这就是 FPGA 完成国内独立更加显著的使用价值反映。”

现阶段，国内 FPGA 集成ic早已广泛运用于消费电子产品行业，但主推中低档商品。FPGA 集成ic的关键性能参数之一是搜索表（Look-Up-Table，LUT），LUT 总数的是多少与 FPGA 的特性呈成正比关联。

国内 FPGA 发展于消費电子城，主推的是中低端 (<10K-LUT 等级)与立端 (>100K-LUT 等级) 的 FPGA 集成ic，现如今正迅速涉及到通讯、汽车交易市场，明星产品可能从这当中端 (<100K-LUT 等级) 引向高档 (从 100 至 500K-LUT 等级) 的 FPGA 集成ic。

迈进高档的全过程对中国 FPGA 企业来讲并非易事。

国内 FPGA 迈进高档的三大挑戰

全世界 FPGA 销售市场最近几年发生了关键的转变。自 1984 年赛灵思（Xilinx）创造发明 FPGA 至今，历经很多年的融合企业兼并，FPGA 销售市场展现了赛灵思和 Altera 伯仲之间，Lattice 和 Actel（2010 年被 MicroSemi 回收）暗地里占领市场市场份额的布局。

2015 年，intel 以 167 亿美金回收 Altera 摆脱了原来的 FPGA 销售市场布局。

有趣的是，上年 10 月，intel 的竞争者 AMD 也公布将以 350 亿美金回收赛灵思，预估买卖将于 2021 年末进行。两大 FPGA 芯片公司陆续被回收是 AI、5G 和云计算技术的技术性发展趋向下的领域融合，大佬间的融合也更改着全世界 FPGA 销售市场的布局。

“intel 和 AMD 全是非常 CPU 企业，各自回收两大 FPGA 企业的目地取决于融合 CPU 的强力算率和 FPGA 集成电路工艺 I/O 插口与并行处理工作能力打造出下一代 AI 技术性集成ic。这必定会让原先市场占有率最大的几大 FPGA 企业迫不得已转为潜心融合高档 CPU 和 AI 的市场。”宋宁表明。

“就扩展市场份额来讲，么加一笔回收对夺通用性 FPGA 销售市场的国内 FPGA 生产厂家，包含中国企业，长久而言应该是利好消息，由于两大大佬企业对通用性 FPGA 销售市场的认知度会变弱。”

长久利好消息的市场竞争布局下，国内 FPGA 向高档销售市场迈入的硬件软件挑戰仍然极大。高档 (从 100 至 500K-LUT 等级) 和极高档（500K，甚至 1M 或 nM-LUT 之上）FPGA 集成ic，先进工艺十分关键。

赛灵思在 28nm 加工工艺连接点的代工企业从联华电子转为tsmc后，逐渐技术领先 Altera。到 20nm，赛灵思进一步放大与 Altera 的差别。以后，Altera 被 intel 回收后转为 intel 的 14nm 加工工艺，一定水平危害了其商品进度，而赛灵思则借tsmc的 16nm 加工工艺进一步扩张优点。

2019 年时，两大大佬企业陆续公布了全世界 “较大 ”FPGA。赛灵思在 8 月公布的世界最大容积的 FPGA 根据tsmc的 16nm 加工工艺，集成化 350 亿次晶体三极管、900 万只系统软件逻辑性模块。三个月后，intel公布发布全世界容积较大 的 FPGA，选用 14nm 加工工艺生产制造，集成化了 443 亿次晶体三极管，在 70×74 mm的封裝总面积内有着 1020 万只逻辑性模块。

国内 FPGA 要想在高档和极高档销售市场取得成功提升，当然也必须先进工艺工艺的支撑点，但中国晶圆代工厂与tsmc、三星那样全世界领跑的晶圆代工厂仍有显著的差别，这给国内高档 FPGA 完成彻底自主可控产生了挑戰。

除开生产制造层面的挑戰，宋宁还强调，与高档、极高档 FPGA 集成ic相一致的 FPGA EDA 专用工具，包含传统式的前面 RTL-VHDL/Verilog 综合性专用工具，及其后端开发合理布局走线（Place&Rout）专用工具的自主研发与独立产权年限一样是国内高档 FPGA 完成突出重围的挑戰。

在工艺和 EDA 专用工具提高的全过程中，还会继续牵涉到知识产权保护的难题。

”国内 FPGA 取代应立足于全方位核心消費电子城的总体目标，及其深层进入通讯和车辆市场需求的方位，这三大 FPGA 传统式主要用途，仍将是 FPGA 取代机遇较大 的销售市场。”宋宁觉得。

已经迅速发展趋势的 5G 和 AI 也是不可忽视的好机会。

国内 FPGA 在 5G 和 AI 时期的大机遇

依据 Market Research Future（MRFR）的统计分析，2019 年全世界 FPGA 市场容量约为 69 亿美金。MRFR 预估，在 5G 和 AI 的促进下，2025 年全世界 FPGA 市场容量有希望做到 125 亿美金，年年复合增长率为 10.22%，在其中亚洲地区是关键的增加量销售市场。

通讯做为 FPGA 的关键应用商店，5G 通信基站及其终端设备都对 FPGA 有极大的要求。现阶段国内 FPGA 在 5G 行业较大 的机遇在局端消费电子产品行业，特别是在在各种各样的音、视频转换插口，及其各种各样的通讯协议变换插口行业。归根结底還是 FPGA 集成ic可编程控制器，多 I/O 的特性特别适合各种变换插口的设计方案。

对于 AI，FPGA 的机遇取决于与强力算率的 CPU 融合，云端融合互联网大数据开展剖析和预测分析运用，比如面部识别，语音识别技术，身份核查，行为识别这些。“我国有着世界最大的非常数据库查询及其与之关联的互联网大数据类剖析、预测分析的应用领域，因此，国内 FPGA 在 AI 行业机遇极大。”宋宁表明。

做为国内 FPGA 的意味着之一，高云会怎样把握住 5G 和 AI 的机遇提升高档销售市场？

据了解，高云半导体从一开始就致力于创建单独完善 FPGA 运用设计方案管理体系的高宽比，打造出自主开发设计的 FPGA 运用设计方案 EDA 专用工具，及其成管理体系的 FPGA 运用软核 IP 库，在市场的需求的转变下，打造出具有多种多样嵌入功能块顶势的功耗，中小型片状化 FPGA IC 商品。另外，推动高档商品的产品研发。

宋宁说：“高云在 5G 销售市场开展了六个层面的商品提升和合理布局，包含关键工作电压低至 0.95V 的功耗化，间隔仅有 0.4mm 的封裝微型化，将 FPGA 核心与多种多样存储体核心组成的多元化，将特殊作用顶势插口内嵌 FPGA 的一体化，将 MCU 顶势内嵌 FPGA 的智能化系统，及其朝向各种各样运用配置各种软核 IP 的灵活化。”

“FPGA 种类诸多，功能完善是高云商品的优点特性。这也是大家很多年在产品策划、合理布局的結果。”宋宁表明。

朝向 AI 销售市场，高云在 2020 年发布了适用 AI 边缘计算的商品，运用高云的 FPGA SoC 嵌入 MCU，出示快速响应、高效率解决订制化数据信息，高性价比的 FPGA，与大佬的强力 CPU 与 FPGA 融合的对策产生差别。

在这个全过程中，国内 FPGA 还可以从中低端的消费性声频 FPGA 销售市场，扩展到中低档工业控制系统、监管 FPGA 销售市场，最后迈进中高档的通讯、车辆 FPGA 销售市场。

总结

好几个市场调研组织预测分析，2021 年到 2026 年我国 FPGA 市场容量有希望占到全世界 FPGA 市场容量的一半之上，我国将变成 FPGA 企业的战略要地。但是，海外企业依然核心这一销售市场的市场竞争，在国产替代的情况下，包含高云以内的中国 FPGA 企业第一存活等级的竞争者依然是海外企业。

国内 FPGA 的高档取代挑战和机遇并存。宋宁预估，未来五年，国内 FPGA 有希望在中低端与立端销售市场销售市场上占积极影响力，在高档销售市场有希望深层提升，极高档销售市场仍任重而道远。

2018 年，FPGA 国产化仅 4%，5 年之后 FPGA 的国产化非常值得希望。