決定90%軍用電子設(shè)備命運(yùn)的芯片 中國何時才能完全自主？

　　相對于廣為人知的CPU，FPGA可謂默默無聞。目前，國產(chǎn)CPU已經(jīng)逐漸代替國外CPU，但FPGA卻仍然完全依賴從美國進(jìn)口，這對中國國防安全是一個非常大的隱患——因?yàn)槿绻麤]有FPGA，90%以上的軍用電子設(shè)備將成為電子垃圾。

　　隨著PC和智能手機(jī)的普及，相信很多人都或多或少了解，什么CPU(中央處理器)和GPU(圖形處理器)，但你可能不知道，在芯片領(lǐng)域，還有另外一種鮮為人知的芯片——FPGA。

　　不僅90%的大型軍用電子設(shè)備都要用到FPGA，在即將到來的5G通信、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等民用領(lǐng)域，F(xiàn)PGA也有非常大的潛力。

　　而恰恰是這樣一款重要的芯片，中國卻基本依賴進(jìn)口。

　　FPGA是什么?

　　如果用科學(xué)術(shù)語來正式介紹，F(xiàn)PGA是現(xiàn)場可編程門陣列。用普通人能聽懂的話來說，它就是一個允許你在上面編程的芯片。編程完之后，就可以實(shí)現(xiàn)一個特殊的硬件加速算法，比如精確制導(dǎo)武器上的地圖匹配。

　　如果還是不懂，沒關(guān)系，我們舉些應(yīng)用的例子，來看看它能干什么吧。

　　比如，在軍事國防領(lǐng)域，F(xiàn)PGA被運(yùn)用于航天、航空、電子、通信、雷達(dá)、高端波束形成系統(tǒng)等領(lǐng)域，在各種軍用電子設(shè)備中也經(jīng)常會有FPGA的身影。

　　以相位控制電子掃描陣列雷達(dá)(相控陣?yán)走_(dá))為例，一個大型相控陣?yán)走_(dá)有幾千個TR組件(看不懂沒關(guān)系，知道它是雷達(dá)的一個極為關(guān)鍵的部件就行)，幾個TR組件組成一個小的處理單元對信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換和預(yù)處理，而每個單元就含一個FPGA芯片。

　　另外，對夜戰(zhàn)非常重要的紅外設(shè)備也離不開FPGA。美國國防后勤局就曾采購過美國賽靈思公司的FPGA用于監(jiān)視、偵察和火控系統(tǒng)中紅外傳感器的數(shù)據(jù)處理。

　　除了被廣泛運(yùn)用于軍事領(lǐng)域，F(xiàn)PGA芯片在民用市場也頗具潛力，應(yīng)用場景非常廣泛。比如即將到來的5G通信，通信基站其實(shí)就是一個小相控陣，這就必須采用FPGA進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

　　現(xiàn)有的通信設(shè)備也離不開FPGA，比如前段時間美國制裁中興通訊，F(xiàn)PGA也位列制裁名單之上，而華為和中興所需的FPGA大多依賴于從賽靈思和阿爾特拉等美國公司進(jìn)口。

　　在醫(yī)療領(lǐng)域，F(xiàn)PGA則被用于聲波檢測儀、CT掃描儀、核磁共振、x射線等各種設(shè)備上。在消費(fèi)品電子、物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子、機(jī)器人、數(shù)據(jù)挖掘、工控等領(lǐng)域，F(xiàn)PGA也扮演著重要角色。隨著機(jī)器人、無人機(jī)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、無人駕駛、5G通信的興起，市場前景會越來越好。根據(jù)Gartner統(tǒng)計(jì)，從2014年到2023年，F(xiàn)PGA的年均增長率達(dá)7%。

　　可以說，幾乎你能見到和見不到的大部分電子設(shè)備中，都有FPGA芯片這么個玩意兒。

　　為何研發(fā)難度高

　　目前全球的FPGA市場，基本被前面提到的兩家美國公司壟斷——賽靈思和阿爾特拉。在過去十多年里，英特爾、IBM、摩托羅拉、飛利浦、東芝、三星等其他60多家公司都曾試圖涉足FPGA領(lǐng)域，但紛紛慘敗。這其中的原因就在于FPGA的進(jìn)入門檻極高。

　　有多高?

　　一是專利技術(shù)壁壘。賽靈思從上世紀(jì)80年代開始做FPGA，在30多年時間里積累了豐富的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，在該領(lǐng)域有異常雄厚的技術(shù)底蘊(yùn)，并與阿爾特拉、萊迪思、美高森美等公司用近9000項(xiàng)專利構(gòu)筑的知識產(chǎn)權(quán)壁壘，很大程度上堵死了后來者追趕的道路。即便是強(qiáng)如英特爾，最后也是以耗資167億美元收購阿爾特拉獲得了FPGA領(lǐng)域的入場券，而非通過自主技術(shù)研發(fā)在FPGA領(lǐng)域站穩(wěn)腳跟。

　　二是市場相對偏小。全球FPGA市場總額僅為50億美元，而英特爾在2015年第四季度的營業(yè)收入就達(dá)149億美元。相對偏小的市場份額很難養(yǎng)活太多的大公司，必然導(dǎo)致競爭異常激烈，僅僅少數(shù)佼佼者才能生存下來。