市場(chǎng)勢(shì)態(tài)加速增長(zhǎng)中 國(guó)內(nèi)FPGA產(chǎn)業(yè)如何實(shí)現(xiàn)騰飛？

　　一家號(hào)稱是“世界上除美國(guó)硅谷以外唯一自主研發(fā)并成功量產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯(FPGA)芯片”的公司;

　　一家宣稱“歷經(jīng)10年的艱苦努力，目前擁有200多項(xiàng)專利和上百款產(chǎn)品，其中100多項(xiàng)已獲授權(quán)。填補(bǔ)了我國(guó)可編程領(lǐng)域硬件設(shè)計(jì)和軟件開發(fā)的空白，培養(yǎng)了我國(guó)在該領(lǐng)域的大批技術(shù)人才?！钡墓?

　　沒有一點(diǎn)點(diǎn)防備，聽說碰上大事了。

　　根據(jù)行業(yè)內(nèi)的相關(guān)人士透露，某國(guó)產(chǎn)FPGA公司在拖欠了兩個(gè)月工資以后，即將迎來“倒閉”的結(jié)局。

　　這對(duì)國(guó)產(chǎn)FPGA產(chǎn)業(yè)，乃至整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)帶來了一個(gè)全新的提醒和警示。

　　為何要發(fā)展國(guó)產(chǎn)FPGA

　　1984年，Xilinx剛剛推出全球首款 F 產(chǎn)品——XC2064誕生時(shí)，它還是簡(jiǎn)單的膠合邏輯芯片，而先后也有50度家公司從事過可編程邏輯器件(PLD/FPGA)的研發(fā)，投入初創(chuàng)資金少則千萬美金多則上億。其中不乏英特爾、IBM、德州儀器、摩托羅拉、飛利浦、東芝、三星這樣的行業(yè)巨鱷，但是最終登頂成功的只有位于美國(guó)硅谷的四家公司-Xilinx、 Altera、Lattice、Microsemi。

　　上述4家公司手握9000余項(xiàng)專利，如此之多的技術(shù)專利構(gòu)成的技術(shù)壁壘當(dāng)然高不可攀。

　　但眾所周知，目前剩下的FPGA公司屈指可數(shù)，目前FPGA市場(chǎng)基本上是由Altera和Xilinx這兩大美國(guó)巨頭把持。兩家公司占有將近90%市場(chǎng)份額，專利達(dá)6000余項(xiàng)之多;剩余市場(chǎng)份額主要被Lattice和Microsemi所占有，這兩家的專利也達(dá)3000多項(xiàng)。

　　2014年Xilinx、Altera兩大公司營(yíng)收分別為23.8億美元和19.3億美元;而2014年Lattice和Microsemi(僅FPGA部分)兩公司營(yíng)收為3.66億美元和2.75億美元。這前四大FPGA市場(chǎng)領(lǐng)先者幾乎壟斷了FPGA的市場(chǎng)份額。

　　FPGA之所能夠受到業(yè)者的熱烈歡迎，主要在于其在信號(hào)處理和控制應(yīng)用中能取代自定制專用集成電路(ASIC)和處理器。能夠提供硬件定時(shí)的速度和穩(wěn)定性，且無需類似自定制ASIC設(shè)計(jì)的巨額前期費(fèi)用的大規(guī)模投入。

　　其可重新編程的硅芯片的靈活性與在基于處理器的系統(tǒng)上運(yùn)行的軟件相當(dāng)，且并不受可用處理器內(nèi)核數(shù)量的限制。

　　與處理器不同的是，F(xiàn)PGA屬于真正的并行實(shí)行，因此不同的處理操作無需競(jìng)爭(zhēng)相同的資源。 每個(gè)獨(dú)立的處理任務(wù)都配有專用的芯片部分，能在不受其它邏輯塊的影響下自主運(yùn)作。 因此，添加更多處理任務(wù)時(shí)，其它應(yīng)用性能也不會(huì)受到影響。

　　當(dāng)年，Xilinx推出的第一款FPGA 是XC2064，當(dāng)時(shí)的這個(gè)“丑小鴨”采用的是2μm工藝，包含64個(gè)邏輯模塊和85000個(gè)，門數(shù)量不超過1000個(gè)。

　　而在2015年，Altera推出的Stratix 10 FPGA ，采用 Intel 14 nm三柵極 工藝開發(fā)，單片 FPGA 架構(gòu)，有 5 百 50 萬個(gè)邏輯單元 (LE)， 浮點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理 (DSP) 吞吐量高達(dá) 10 TFLOP，這些數(shù)字都不是第一代產(chǎn)品可同日而語的。

　　作為一類有強(qiáng)項(xiàng)性能的“處理器”，F(xiàn)PGA也逐漸在一些應(yīng)用領(lǐng)域占領(lǐng)了重要的位置。根據(jù)網(wǎng)友“林名”所說：

　　作為可定制的數(shù)字邏輯電路(你可以理解為一顆可以自定義功能的芯片)。FPGA應(yīng)用領(lǐng)域既很寬又很窄。寬是因?yàn)榭梢杂迷趲缀跞魏涡枰獢?shù)字電路的領(lǐng)域;窄是因?yàn)橛捎诔杀荆?，開發(fā)難度等原因，在每個(gè)領(lǐng)域都無法占統(tǒng)治地位

　　綜上原因，

　　舉個(gè)例子，通信領(lǐng)域是fpga應(yīng)用最廣的，出貨量最大的應(yīng)該是lattice給三叔用在手機(jī)上的那顆超小超便宜的。但基本上是因?yàn)閭鞲衅魈?，老的處理器不支持，新的處理器還沒流片，手機(jī)又要急著發(fā)布，先拿來頂一下。

　　設(shè)備商是Altera，Xilinx最大的客戶，但是一般是前幾版用一下，后面一看，哎喲，量還挺大，不如流片算了，后面就不用了。

　　然后是醫(yī)療，工控這些設(shè)備，傳感器太多，cpu，gpu，arm，接口太少玩不轉(zhuǎn)，主頻才3個(gè)g處理能力太差。量太少又不值得流片。然后會(huì)用。

　　還有高端安防，視頻矩陣，大屏拼接也是類似。然后是超算啦。

　　根據(jù)廠商的實(shí)際應(yīng)用，我們獲知，目前FPGA的主要應(yīng)用領(lǐng)域是通訊、工控、國(guó)防、消費(fèi)，近年來FPGA最引人關(guān)注的變化趨勢(shì)之一就是應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。

　　而在FPGA傳統(tǒng)應(yīng)用市場(chǎng)方面，通信逐步實(shí)現(xiàn)高速、復(fù)雜協(xié)議，消費(fèi)電子應(yīng)用則注重低功耗、低成本。此外，F(xiàn)PGA還廣泛應(yīng)用于醫(yī)療電子、安防、視頻、工業(yè)自動(dòng)化、語音網(wǎng)絡(luò)、半導(dǎo)體制造設(shè)備以及家電等領(lǐng)域。

　　另外，F(xiàn)PGA在工業(yè)中的應(yīng)用主要涉及四大領(lǐng)域，分別是馬達(dá)控制、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器視覺和機(jī)器人控制。以馬達(dá)控制為例，重點(diǎn)是需要降低噪音、減少震動(dòng) 、降低 EMI，同時(shí)獲得更高的控制精度和減少能源消耗等。

　　這就給FPGA帶來了龐大的市場(chǎng)。

　　根據(jù)相關(guān)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。

　　目前FPGA正處于一個(gè)加速增長(zhǎng)的市場(chǎng)勢(shì)態(tài)中，增長(zhǎng)幅度遠(yuǎn)大于其他芯片市場(chǎng);同時(shí)，F(xiàn)PGA行業(yè)平均毛利可觀，據(jù)市場(chǎng)數(shù)據(jù)分析表明其行業(yè)平均毛利大于60%。FPGA行業(yè)也需要更大的市場(chǎng)規(guī)模，以吸引更多的使用者。預(yù)計(jì)隨著FPGA產(chǎn)量逐步增加，成本的進(jìn)一步降低，其市場(chǎng)份額將會(huì)持續(xù)增大。國(guó)內(nèi)的華為和中興等設(shè)備商，每年花在A家和X家產(chǎn)品采購(gòu)的錢不計(jì)其數(shù)。

　　2014-2020年全球FPGA市場(chǎng)規(guī)模

　　而近年來，由于半導(dǎo)體國(guó)產(chǎn)化和安全相關(guān)原因，國(guó)家支持FPGA的發(fā)展，于是一批國(guó)產(chǎn)FPGA廠商異軍突起。