FPGA是現場可編程門陣列，也就是一個可以在其上編程的芯片。相對于CPU的編程，FPGA是硬件編程，是軟件化的硬件。

　　用戶可以在FPGA上編程實現一個特殊的硬件加速算法，比如精確指導武器上的地圖匹配算法，也可以通過編程模擬CPU的微結構設計，比如飛騰發布的64核服務器芯片“火星”的SPEC2006測試有可能就是用FPGA模擬的。

　　日前，京微雅格經營上遭遇困境在行業界引發不小的震動。有媒體聲稱，該公司在拖欠員工兩個月的薪資后破產，更有媒體聲稱，京微雅格是“打著自主知識產權的旗幟浪費納稅人的錢，甚至被某些人中飽私囊”。而后，京微雅格發布消息，“公司在經營上發生了一定的困難，但是沒有出現公司倒閉的情況，核心管理團隊依然堅守崗位”。

　　本文想借此機會來探討下，究竟什么是FPGA？在FPGA市場需求旺盛的情境下，究竟是什么原因導致曾獲得過核高基專項的京微雅格反而遭遇經營困境？

　　| 什么是FPGA？

　　提到FPGA就不能不提ASIC，ASIC是一種數字芯片，用途廣泛，比如MP3解碼、視屏解碼等方面，前段時間伴隨著人工智能名聲大噪的寒武紀其實也是ASIC的一種。ASIC的優點是通過固化的邏輯功能和大規模的工業化生產，降低了芯片的成本，同時提高了產品的可靠性。

　　但是，正是因為ASIC具有針對大規模的工業化生產的特點，導致在小批量、個性化的產品市場方面，其固化的邏輯功能無法滿足需求，因此，可編程的FPGA應運而生。

　　FPGA是現場可編程門陣列，也就是一個可以在其上編程的芯片，相對于CPU的編程（CPU功能既可軟件編程也可硬件編程，但CPU主要軟件編程），FPGA是硬件編程，是軟件化的硬件。用戶可以在FPGA上編程實現一個特殊的硬件加速算法，比如精確指導武器上的地圖匹配算法，也可以通過編程模擬CPU的微結構設計，比如飛騰發布的64核服務器芯片“火星”的SPEC2006測試有可能就是用FPGA模擬的。

　　目前，全球FPGA芯片市場規模大約50億美元左右，近90%的市場被賽靈思和阿爾特拉占據，剩下的殘羹冷炙則被萊迪思和美高森美瓜分，這四家美國公司基本壟斷了FPGA市場的絕大部分市場份額。

　　FPGA發展簡史：賽靈思和Altera雙雄爭霸

　　自1984年賽靈思公司推出了第一片FPGA——XC2064，XC2064采用2微米工藝，包含64個邏輯模塊和85000個晶體管，門數量不超過1000個，以現在的眼光看，這個FPGA根本無用（現在國產都能做到2000萬門），而在當時來說亦是如此，只能在膠合邏輯領域尚存立錐之地。

　　直到1991年賽靈思公司推出XC4000系列FPGA后，賽靈思公司才真正走上商業化的正途，特別是FPGA可以為業界提供良好的測試能力得到了大家的青睞和認可，而XC4000系列FPGA也成為在90年代賽靈思公司主要收入來源。

　　FPGA雙雄之一的Altera公司在賽靈思公司推出XC2064的同時，也推出了自己的EP300系列FPGA，在隨后的日子里與賽靈思公司一并稱雄。1998年，賽靈思公司推出 Virtex系列FPGA，不僅在技術上實現了一次飛躍，還為公司帶來了頗為客觀的收入。隨后賽靈思并購了Philips CoolRunner，并在2000年實現收入突破10億美元。

　　在最近幾年，FPGA更是得到飛速發展，并逐漸形成“兩大兩小”的市場格局。

　　“兩大”是指賽靈思和Altera，“兩小”是指萊迪思和Actel。賽靈思和阿爾特拉著力于拼技術、拼工藝，其FPGA產品往往采用最先進的工藝，并且將工藝的潛力挖得很透——賽靈思和阿爾特拉的FPGA已經開始著手采用最先進的1X nm工藝，相比之下，國內FPGA廠商依舊在使用40nm/55nm工藝。..。..

　　隨著上次競爭加劇，美國半導體公司開始了一些列并購，FPGA市場也迎來一次局部巨變——美高森美收購Actel，Intel收購Altera。這使賽靈思能否繼續蟬聯業界老大的地位埋下了一絲變數。

　　沒有FPGA，90%以上的大型軍用電子設備難以發揮作用

　　相對于廣為人知的CPU，在軍用領域，龍芯、申威等自主CPU已經鋪開，而國產DSP也局部軍用，待可靠性和穩定性得到充分驗證后即可鋪開。唯獨在PFGA領域，雖然低端FPGA國內無論從事正向設計，還是從事反向設計的公司/單位都能滿足軍隊需求，但高端FPGA則基本需要進口。

　　對中國毫無疑問是一個隱患——因為如果沒有FPGA，90%以上的大型軍用電子設備將難以發揮作用！

　　以相位控制電子掃描陣列雷達（相控陣雷達）為例，一個大型相控陣雷達有幾千個TR組件（看不懂沒關系，知道它是雷達的一個極為關鍵的部件就行），幾個TR組件組成一個小的處理單元對信號進行數模轉換和預處理，而每個單元就含一個FPGA芯片。而如果沒有FPGA，相控陣雷達將成為一個擺設。

　　相對于民間擁有大量庫存的PC和服務器CPU，一些高端FPGA僅僅用于軍事等特殊領域，因而民間鮮有庫存，而且一片幾萬元的價格，過高的渠道積壓成本使渠道商也很少去儲備。

　　如果要去正常訂貨，光訂貨發貨周期就要幾個月。即便向第三國購買，和中國關系較好的亞非拉兄弟國家根本不存在高端FPGA的市場需求，而有庫存的全是和美國站在同一戰壕的西方國家，可以設想，一旦發生戰爭，在現有庫存快速消耗的情況下，將嚴重影響高精尖武器和信息化裝備的補充。

　　（網傳該圖為J10相控陣雷達）

　　| FPGA需求旺盛，京微雅格卻為何遭遇困境？

　　曾獲得過核高基專項的京微雅格，是否在騙取經費？

　　2003年，京微雅格的前身雅格羅技在美國硅谷創立，2005年與清華大學合作遷至北京，2010年京微雅格（北京）科技有限公司成立。在起步之處，由于賽靈思和阿爾特拉占據了超過90%的市場份額，并和萊迪思、美高森美等公司用近9000項專利構筑的知識產權壁壘，很大程度上堵死了后來者追趕的道路。京微雅格最初就因為專利限制幾乎寸步難行，只好另辟蹊徑——購買了美國CSwitch公司，以收購獲得的專利，加上一些FPGA廠商的部分到期專利為基礎，并最終成功開發出了自己的Tile架構。

　　2011年，在做了數年技術積累后，京微雅格走上商業化道路，當年營業收入為129萬元人民幣，2012年營業收入達305萬人民幣。在2014年和2015年1-10月，京微雅格營業收入為708.32萬元和692.46萬元。

　　目前，京微雅格共申請了200多項專利，并擁有90多項已授權專利。共開發了“山”、“河”、“星”、“云”四大系列產品，其中于今年年初發布的CME-C1采用臺積電的40nm CMOS工藝，容量達2000萬門級別，按照京微雅格的PPT，CME-C1的競爭對手是賽靈思的kintex7、Virtex-6，而且在局部性能上，京微雅格還具有優勢，比如CME-C1的LVDS達到1.3G，Virtex-6是800M，在比如CME-C1的Serdes達10G，而Virtex-6是6.5G。

　　根據京微雅格的提供的數據，CME-C1基本達到了國外中低端FPGA產品的性能，可以局部替換國外同類型產品。雖然京微雅格和賽靈思、阿爾特拉等國外巨頭差距較大，但在國內從事FPGA開發的公司中無疑是佼佼者，處于領先地位。

　　因此，有媒體聲稱京微雅格是嚴重依賴政府經費的公司，并且是“打著自主知識產權的旗幟浪費納稅人的錢，甚至被某些人中飽私囊。”

　　筆者認為這種指控未免太過誅心，在任何一個高度技術壟斷的行業，后來者要想打破前者的壟斷，很大程度上需要政府的扶持，即便是高端大氣上檔次的美國科技公司，為了打破中國對KBBF晶體的技術壟斷，也是由美國政府出資（啟動資金為15萬，后多次追加，美官方披露數據為“數百萬美元”），由美國APC公司（聯邦國有企業）與克萊門森大學合作研發，耗時6年才完成技術突破。

　　與此同時，中國已完成第二代晶體材料RABF的研發工作，估計美國若要打破中國對RABF晶體的技術壟斷，還必須是依靠聯邦政府出資。

　　另外，京微雅格確實拿出了實打實的技術成果，和漢芯之流如云泥之別，所謂騙經費指控恐怕并不妥當。

　　京微雅格陷入困局的原因究竟是什么？

　　在過去十多年里，Intel、IBM、摩托羅拉、飛利浦、東芝、三星等60多家公司曾試圖涉足FPGA領域，但紛紛遭致慘敗。這其中的原因就在于進入門檻高，主要有以下幾點原因：

　　首先是專利技術壁壘。賽靈思、阿爾特拉、萊迪思、美高森美等公司用近9000項專利構筑的知識產權壁壘，很大程度上堵死了后來者追趕的道路。即便是強如Intel，最后也是以耗資167億美元收購阿爾特拉獲得了FPGA領域的入場券。

　　其次是市場相對偏小。全球FPGA市場總額僅為50億美元，而Intel在2015年第四季度的營業收入就達149億美元，相對偏小的市場份額很難養活太多的大公司，必然導致競爭異常激烈，僅僅少數佼佼者才能屹立不倒。

　　最后是領導對FPGA不夠重視。從最近的新聞看，國家對CPU、存儲芯片等投入了大量資金，但對FPGA的投入則非常少，最大的動作僅僅是紫光收購萊迪思6.07%的股權。京微雅格在承接2014年國家科技重大專項FPGA研發與產業化應用課題時，獲得了4.5億元人民幣的資金，但其中國家撥款、地方資金和企業自籌經費也是按1:1：1配套的，而非全部國家經費投入。

　　| FPGA前景如何？

　　FPGA技術門檻極高，用途非常廣泛，可以用于航天、航空、電子、通信、導彈、雷達、高端波束形成系統等國防領域。比如，在2013年，美國軍事與航空電子網就曾報道美國國防后勤局（DLA）的官員計劃采購一批XC2V2000 Virtex-2型現場可編程門陣列，用于監視、偵察和火控系統中紅外傳感器的數據處理。再比如國內一些公司和科研院所專門設計供航天以及軍隊所需的FPGA。此外，FPGA也可被用于醫療設備，比如超聲波檢測儀、CT掃描儀、核磁共振、x射線設備等。FPGA還能被用于消費品電子、汽車電子、機器人、數據挖掘、工控等領域。

　　隨著機器人、無人機、大數據、物聯網、無人駕駛、5G通信的興起，FPGA的市場前景會越來越廣，據Gartner統計，從2014年到2023年，FPGA的年均增長率達7%。因此，雖然FPGA市場相對于CPU市場而言，依舊會是相對小眾的市場，但市場前景在未來會保持穩定增長狀態。