FPGA市場年均增長10%，國產FPGA廠商誰有機會出頭？
經過30多年的發展，FPGA已經不再是那個當初簡單的“可編程器件（PLD）”了，它內部集成了更多需要靈活配置的可半定制化的功能，比如Xilinx和Altera/Intel內部集成了硬核化的CPU。因此，可以說現在的FPGA更像是芯片領域的“變形金剛”，五臟俱全并可以變化萬千。
在人工智能時代，雖然GPU炙手可熱，但在靈活性和高性能之間想要達到最佳的平衡的話，FPGA絕對是不二之選。這也是為什么這兩年國內FPGA的創業公司涌現出了不少，國外一些初創FPGA公司也開始興起的原因。
FPGA的市場規模
據MRFR統計2018年全球FPGA市場規模為60億美元左右，隨著AI+5G的應用逐步展開，其市場規模有望在2025年達到125億美元，年復合增長率為10.22%。其中在亞太地區，尤其是在中國，由于新興基礎建設應用的鋪開，FPGA的復合增長率有望高于其他地區，成為FPGA重要的增量市場。
圖1：2013年~2025年全球FPGA市場規模。（單位：百萬美元。數據來源：MRFR）
因此，對FPGA廠商來說，接下來幾年是一個重要的發展時期。除了被Intel收購的Altera屬于IDM外，其他FPGA廠商多以Fabless模式運營，目前最先進的是由Xilinx推出的7nm工藝FPGA，制造廠商為臺積電（TSMC）。
圖2：FPGA不用市場應用領域的規模、市場份額，以及預計年復合增長率。（數據來源：MRFR）
在市場應用領域，電子通信仍然占據了主要的市場份額，達到了40%左右，這里有5G和AI的需求推動。而未來成長速度更快的應該是汽車和數據中心應用，年復合增長率A將會分別達到13.1%和12.18%。
另外，在市場份額方面，主要還是歐美廠商為主，其中Xilinx和Intel兩家合計占了市場的72%。國產FPGA雖然發展多年，但由于FPGA軟件開發難度大，需要先進的制造、封測工藝、IP多且雜，因此國產FPGA的發展存在嚴重滯后。
圖3：FPGA主要廠商及其市占率。（數據來源：MRFR）
不過近幾年來，我國加速了FPGA的國產化進程，無論是企業、政府，還是資本都在支持國產FPGA的發展；加上在AI、IoT、5G快速發展的推動下，我國將有龐大的FPGA增量市場。因此，可以說，現在正是國產FPGA廠商切入的最佳時期。
國內FPGA廠商及產品
京微齊力
京微齊力脫胎于2005年成立的京微雅格，由于FPGA是一項資金消耗量巨大、研發時間久、回報周期長的產品，2016年時，京微雅格出現資金鏈斷裂，隨后陷入經營困境。
據當時媒體報道，在其核心管理層堅守18月后，只剩下8位員工，后再征求到原公司股東同意的前提下，時任副總裁的王海力與其他8位同事最終決定二次創業，在2017年6月成立了“京微齊力（齊力科技）”，王海力出資200萬元，任董事長兼總經理。原公司以存續的狀態繼續維持著，同時將其所有產品、技術等全部獨家授權給現公司使用。
據其公司官網介紹，京微齊力總部位于北京亦莊，在中關村設有研發中心，在上海、深圳有技術支持和市場銷售團隊。該公司在天使輪拿到到了近700萬元的融資，此輪由泰有基金領投，水木基金、臻云創投、泰科源跟投；隨后在2018年1月份又完成了數千萬元的Pre-A輪融資，領投方為海康基金。
據悉，京微齊力獲得了“京微雅格”上百件FPGA專利和專有技術（含國際專利）的授權及二次開發權，在原“京微雅格”產品基礎上推出了包括HME-R（河）系列、HME-M（山）系、HME-C（云）系列和HME-P（星）系列產品，同時還推出了HME-H（大力神）系列、HME-A(阿凡達)和HME-E(悟空)系列產品。同時，還有配套的FX-伏羲軟件。
R(河)系列的產品定位于可穿戴設備和便攜式移動終端（如LTE及未來的5G智能電話、移動智能終端（Tablets）如iPAD/eBook、銷售服務POS終端）、物聯網終端、智能安防監控設備、個人醫療監控設備、太陽能光伏設備以及北斗產業相關的各類終端等領域。
該系列產品采用40納米工藝成功量產2顆“河”系列微功耗FPGA芯片，可用于智能手機、物聯網、AR/VR等多個應用領域。該系列產品有768到3072個4輸入查找表(LUT)，采用先進的邏輯結構，精確映射設計；具有128位AES配置文件密鑰及用戶自定義安全ID；支持用戶可配置IO，最多可提供80對LVDS IO。
M(山)系列產品定位于以低成本微控處理單元加上高強度處理邏輯為核心的應用領域，如視頻驅動、工業控制、信息安全、通信終端、醫療儀器、智能家居等。京微齊力陸續發布了幾十款“山”系列產品，針對不同市場靈活多變的應用需求，為廣大用戶提供了各種不同組合的產品選擇（純FPGA、FPGA+Memory、或FPGA+MCU+Memory等），滿足數億美元中低端市場的廣泛需求。其中，其華山系列產品集成了Arm Cortex-M3內核，該內核最大頻率位300MHz；FPGA邏輯單元高達12K，邏輯性能達200MHz；具有豐富的I/O資源與封裝，以硬核形式整合以太網、USB、CAN、DMA控制器以及DDR控制器等外設。此外，還有集成8051內核的金山和衡山系列產品可供選擇。
C(云)系列產品定位于高性能的網絡交換、通信系統、信息安全、電力運營、大數據和云計算等高端應用領域。針對這類市場特點，C系列產品將在設計的獨特性、定制化、高性價比以及軟件靈活性等方面體現出優勢。iSuppli市場分析數據表明，上述重點領域占據FPGA 40%以上的市場份額。全球最大FPGA客戶華為公司及中興等國內其他大客戶每年各自采購FPGA器件的金額高達數億美元。公司研制的第一顆千萬門級C系列芯片C1開始提供工程樣片，為國產FPGA芯片進入通信電力等核心領域奠定基礎。該系列產品采用的是40nm CMOS工藝，以及全新的LUT6架構，可等價于60K 4輸入LUT邏輯單元；具有高達6.5G bps Serdes高速I/O。
其他幾類產品基本上還都處于研發中。
復旦微電子
復旦微電子是1998年7月，由復旦大學“專用集成電路與系統國家重點實驗室”、上海商業投資公司和一批夢想創建中國最好的集成電路設計公司（芯片設計）的創業者聯合發起創建的。該公司已于2000年8月4日在香港上市(股票編號:1385)，成為國內集成電路設計行業第一家上市企業。主營業務包括金融IC卡，NFC芯片，FPGA芯片等。
據悉，從上世紀90年代至今，復旦微電子已開發了6代FPGA產品，承接了多項FPGA重大專項項目，形成了技術精湛的FPGA研發團隊，突破了大規模FPGA產品的軟硬件關鍵技術。
該公司在2018年5月推出的FPGA產品JFM7K325T，對標Xilinx同型號的產品XC7K325T，突破了在傳統集成電路設計基礎上的高可靠性設計，采用了全新的億門級FPGA創新架構，并集成了專用超高速串并轉換模塊、高靈活可配置模塊、專用數字信號處理模塊、高速內部存儲模塊、可配置時鐘模塊等適用億門級FPGA應用的模塊電路。
據說，上海復旦微電子的器件直接可以用Xilinx的Vivado套件直接編譯。
紫光同創
背靠紫光集團的深圳市紫光同創電子有限公司是一家專業從事可編程邏輯器件（FPGA、CPLD等）研發與生產銷售，是紫光集團“芯云戰略”中“芯”的重要組成之一。也是深圳市國微電子有限公司成立了全資子公司。其產品覆蓋通信網絡、信息安全、人工智能、數據中心、工業物聯網等領域。
據其官網介紹，紫光同創注冊資本3億元，總投資超過10億元，產品市場覆蓋通信網絡、工業控制、視頻監控、消費電子等領域。其總部設在深圳，擁有上海、北京等分公司，公司人數超過300人，研發人員占比超過80%，擁有專利近200項。
紫光同創的主要FPGA產品有Titan系列、Logos系列和Compact系列。
其中，Titan系列產品是其推出的全新的高性能千萬門級FPGA產品，采用了自主知識產權的體系結構和40nm工藝；具有高達174K等效LUT4邏輯單元；系統最高頻率為500MHz，塊存儲器資源高達9Mbit；支持多種高速IO接口：SERDES速率6.25Gbps，DDR3速率1066Mbps，LVDS速率1.25Gbps，PCIE Gen 2.0 X1/X4 及1000M/10G以太網等；支持SPI/JTAG/并行/串行等多種編程加載方式，支持遠程加載。主要適用于通信網絡、信息安全、數據中心、工業控制等領域。
Logos系列產品是其推出的高性價比FPGA產品，采用了全新LUT5結構的40nm工藝，具有靈活可編程的CLM，每個CLM包含4個LUT5和6個寄存器；集成了DSP處理單元、256bit AES加密算法，帶有高速MIPI接口和DDR3接口，此系列為各類成本敏感型、有加密設計需求和高速DDR3帶寬的應用提供最大價值，廣泛應用于工業控制、通信、消費類等領域。
Compact系列則屬于超低功耗的CPLD產品，采用了基于55nm的eFlash工藝，具有1K~7K LUT4邏輯單元，支持3.3/2.5V內核或低電壓1.2V內核器件可選；支持MIPI、LVDS、I2C、SPI、OSC、RAM、PLL等；封裝可低至2.5mm×2.5mm，用戶IO可高達336個。專門為了滿足低功耗、低成本設計需求而設計。可應用于通信、消費電子、無人機和工業等領域。
該系列芯片的首款產品PGC2400G已經完成研發并已流片，預計今年第三季度向市場提供工程樣品。
此外，該公司還在繼續推進新一代Titan2系列可編程芯片的研發，據說已經取得了大部分關鍵技術的突破。
軟件方面，Pango Design Suite是紫光同創基于多年FPGA開發軟件技術攻關與工程實踐經驗而研發的一款擁有國產自主知識產權的大規模FPGA開發軟件，可以支持千萬門級FPGA器件的設計開發。該軟件支持工業界標準的開發流程，可實現從RTL綜合到配置數據流生成下載的全套操作。
高云半導體
高云半導體成立于2014年，是一家專業從事國產現場可編程邏輯器件（FPGA）研發與產業化為核心，旨在推出具有核心自主知識產權的民族品牌FPGA芯片，提供集設計軟件、IP核、參考設計、開發板、定制服務等一體化完整解決方案的高科技企業。
目前該公司研發團隊有100余人，在硅谷、上海、濟南建立了研發中心。公司的技術骨干均有國際著名FPGA公司15年以上的工作經驗，參與了數代FPGA芯片的硬件開發、相關EDA軟件開發、軟硬件的測試流程，積累了豐富的技術和管理經驗。團隊磨合后，于2015年一季度量產出國內第一塊產業化的55nm工藝400萬門的中密度FPGA芯片，并開放開發軟件下載。2016年第一季度又順利推出國內首顆55nm嵌入式Flash SRAM的非易失性FPGA芯片。
比如說其CEO朱璟輝1996年美國加州大學洛杉機分校獲碩士學位，擁有20余年的FPGA產品開發經驗。曾在美國Lattice公司任職15年，歷經7代FPGA研發，獲11項美國專利，15項中國專利。他主要領導公司戰略方向及產品開發。
其CTO宋寧博士于2009年美國波特蘭州立大學電子與計算機工程獲博士學位，擁有25余年EDA軟件開發、團隊管理經驗。創立高云之前，曾在美國Candance, Lattice等公司任職10余年。他主要領導公司EDA工具開發。
該公司目前主要聚焦在中低密度的FPGA市場，面向通訊、LED顯示、工業控制、汽車電子、消費電子、醫療和數據中心等領域推動了晨曦和小蜜蜂兩個家族4個系列11顆芯片的量產，產品也獲得了不錯的成績。據高云公布的信息，截止到2019年1月份，他們的芯片出貨量突破了1000萬片。
其中晨曦家族產品具有高性能、低功耗、內部資源豐富等特點，主要面向通信和工業領域。GW2A系列FPGA產品是高云半導體晨熙家族第一代產品，內部資源豐富，具有高性能的DSP資源，高速LVDS接口，以及豐富的BSRAM存儲器資源，這些內嵌的資源搭配精簡的 FPGA架構以及55nm工藝使GW2A系列FPGA產品適用于高速低成本的應用場合。
小蜜蜂家族則是高云半導體針對消費類市場推出的產品。GW1N系列FPGA產品是高云半導體小蜜蜂(LittleBee)家族第一代產品，具有低功耗、瞬時啟動、低成本、非易失性、高安全性、封裝類型豐富、使用方便靈活等特點。
GW1NR系列FPGA產品則是一款系統級封裝芯片，在GW1N基礎上集成了豐富容量的SDRAM存儲芯片，同時具有低功耗、瞬時啟動、低成本、非易失性、高安全性、封裝類型豐富、使用方便靈活等特點。
GW1NS系列包括SoC FPGA產品（封裝前帶“C”的器件）和非SoC FPGA產品（封裝前不帶“C”的器件）。SoC FPGA內嵌Arm Cortex-M3硬核處理器，而非SoC FPGA內部沒有Arm Cortex-M3硬核處理器。此外，GW1NS系列FPGA產品內嵌USB2.0 PHY、用戶閃存以及 ADC轉換器。以Arm Cortex-M3硬核處理器為核心，具備了實現系統功能所需要的最小內存；內嵌的FPGA邏輯模塊單元方便靈活，可實現多種外設控制功能，能提供出色的計算功能和異常系統響應中斷，具有高性能、低功耗、管腳數量少、使用靈活、瞬時啟動、低成本、非易失性、高安全性、封裝類型豐富等特點。GW1NS系列SoC FPGA產品實現了可編程邏輯器件和嵌入式處理器的無縫連接，兼容多種外圍器件標準，可大幅降低用戶成本，可廣泛應用于工業控制、通信、物聯網、伺服驅動、消費等多個領域。
在今年7月初，高云半導體宣布推出了其安全FPGA系列產品，針對端點應用，可實現內置的安全加密功能以消除安全攻擊和邊緣計算中的漏洞。據悉，其安全FPGA系列產品使用物理不可克隆功能（PUF）在FPGA上建立信任根。配置完成后，設備可以創建用于加密/解密和身份驗證功能的唯一密鑰。用戶可以非常方便的實現安全啟動，安全下載和密鑰交換等標準例程。不過，其安全FPGA 2K LUT版本要到2019年第三季度才能提供樣品，安全FPGA 4K LUT版本在需要等到2019年第四季度。
其配套的開發軟件為高云云源軟件。
安路科技
上海安路信息科技有限公司（簡稱：安路科技）成立于2011年，總部位于浦東新區張江高科技園區。該公司專注于為客戶提供高性價比的可編程邏輯器件（FPGA）、可編程系統級芯片、定制化嵌入式eFPGA IP、及相關軟件設計工具和創新系統解決方案。
安路科技在今年6月份完成了D輪融資，在此輪融資中，老股東華大半導體、中信資本和公司創始團隊行使了優先認購權，引入的新股東為“國家集成電路產業投資基金股份有限公司”（以下簡稱“大基金”）、“深圳市創新投資集團有限公司”、“蘇州厚載成長投資管理合伙企業（有限合伙）”。
據悉，本輪融資將用于28nm（及12nm）千萬門級、五千萬門級FPGA、soc FPGA的研發，新產品將主要應用于通信、工控、顯示、消費電子以及人工智能領域，為全球半導體公司提供高性能、低成本、高可靠性的優質FPGA。
在此之前，安路科技已經獲得了中信資本、杭州士蘭微集團和深圳創維集團、中國電子信息產業集團華大半導體有限公司和上海科技創業投資有限公司的戰略投資。
按照安路科技目前的產品規劃，有高端的Phoenix（鳳凰）、中端的Eagle（獵鷹）和低端的ELF（小精靈）三個系列產品。
據安路科技副總經理梁成志透露，目前安路科技每個月的出貨量為上百萬顆，其中最多的是ELF系列產品。
中端的Eagle系列產品是其最先推出的產品，主要應用在工業控制、通信接入、顯示驅動等領域。
目前階段，對國內FPGA廠商來說，最重要的還是替代，因此安路科技現在走的是管腳兼容路線。其最近開始量產的ELF3L40和ELF3L90就可以跟Lattice的MachXO2-4000HC和MachXO3LF-6900管腳兼容。
據介紹，ELF3系列FPGA采用低功耗55nm工藝設計、片內集成配置Flash、無需外接配置芯片、使用了其自主專利LUT4/5混合邏輯架構、最大容量型號EF3L90具有9K等效邏輯單元、336個用戶IO、270Kbits BRAM容量、16個DSP、1Gbps高速LVDS接口，支持多重啟動功能等功能。
相比上一代ELF2芯片，全新的ELF3器件提供更大容量的器件和更多封裝選擇，適用于為顯示控制和電機控制應用提供更多FPGA邏輯資源，為通信接口、服務器和存儲應用提供更多I/O資源，同時針對通信應用需要的多種加載模式和啟動控制功能進行全面升級，大大方便用戶設計導入和替換需求。為了方便客戶對ELF3器件進行設計評估，安路科技同時推出了簡單易用ELF3 MINI的開發板，支持各類常用的功能擴展接口和應用參考設計。
至于高端的Phoenix系列，則要等到年底才會推出，產品型號為PH5-100K，該產品將會采用28nm工藝制造。
在配套軟件方面，安路科技有軟件開發工具Tang Dynasty（DT4.5）。據安路科技介紹，該款軟件是安路科技自主開發的從HDL描述到最終位流下載和片上調試的完整系統，為安路科技所有FPGA芯片產品系列提供簡潔可靠的應用設計開發環境。
TD軟件系統采用基于統一數據庫的層次化設計，核心優化引擎采用創新的設計自動化技術，主體流程是性能驅動的逐步精確迭代優化進程。TD軟件系統支持工業界標準的設計輸入描述，提供良好的第三方設計驗證工具接口。
TD軟件能夠幫助客戶實現HDL2BIT流程、用戶約束、IP生產、時序分析、下載位流和設計調試等主要功能。
此外，該軟件可以同時支持Windows和Linux系統，大小只有100M左右。
智多晶
西安智多晶微電子有限公司，成立于2012年，總部位于西安，在北京設立有EDA軟件研究中心。創始團隊擁有三十多年豐富的FPGA設計制造經驗，曾就職于海外該領域領先企業，并擔任多個專業方向技術帶頭人。核心團隊來自于國內各知名院校和優秀的FPGA研發團隊。
公司專注可編程邏輯電路器件技術的研發，并為系統制造商提供高集成度、高性價比的可編程邏輯器件、可編程邏輯器件IP核、相關軟件設計工具以及系統解決方案。目前該公司的產品在LED驅動、視頻監控、圖像處理、工業控制、4G/5G通信網絡、數據中心等領域有應用。
據悉，該公司目前已實現55nm、40nm工藝中密度FPGA的量產，并針對性推出了內嵌Flash、SDRAM等集成化方案產品，截至2018年已批量發貨2百萬片。
該公司目前有3個系列的產品，Seagull 1000、Sealion 2000和Seal 5000。
Seagull 1000采用了其自主架構和0.162微米的低功耗工藝，屬于CPLD產品，可提供64~256宏單元陣列；最大頻率為322MHz，由于3.5ns快速輸入輸出引腳延遲；核心操作電源為3.3V和1.8V，使用符合IEEE 1532接口的3.3V/1.8V 在系統可編程（In-System Programmable，ISP)；具有多功能可編程輸入輸出接口 ，支持3.3V, 2.5V or 1.8V I/O電源。
Sealion 2000系列FPGA采用的是55nm低功耗技術工藝，可提供4K到25K的LUT單元，單一封裝集成了2M×32 bit Synchronous DRAM（SDRAM）；內置2個鎖相環（PLL）和2個延時鎖相環（DLL），提供倍頻、分頻、相位轉移等系統時鐘功能；通用輸入輸出端口，支持800Mbps LVDS。
芯片性能能夠與Spartan-6/Cyclone-4系列的FPGA芯片相匹配。
Seal 5000 FPGA應該還是處于研發階段，據其官網介紹該芯片同樣采用正向設計，將會采用28nm工藝，提供20K到200K的LUT單元；具有嵌入式高速雙接口存儲器（dual port SRAM/FIFO Block）（真雙端/偽雙端）；具有高速串行并行接口(SERDES)，支持常用的數據協議，包括PCI Express、千兆以太網（GbE, SGMII）、XAUI、SRIO、CPRI、 OBSAI、SD-SDI 和HD-SDI；支持商業于工業溫度等級。芯片性能與Virtex-7系列的FPGA芯片相當。
智多晶的芯片軟件設計流程和ISE/Quartus II/Diamond 類似，包括綜合、約束、布局布線、下載編程等。智多晶的芯片架構可以接受ISE和Quartus II的代碼，使用自主研發的FPGA開發軟件“HqFpga”, 完成綜合、布局布線、時序分析、配置編程和片內邏輯分析。
總結
目前國內FPGA廠商有不少，不過同國際領先廠商相比，國產FPGA產品不論從產品性能、功耗、功能上都有較大差距。
這主要與資金、專利、人才，以及生態環境等密不可分。特別是人才，國際領先FPGA公司中，這些年來，基本上就只有Lattice在中國設立過研發中心，因此，我們可以看到國內這些FPGA創業公司很多都有Lattice的背景。
當然，最后也希望能在目前大家都重視國產芯片，市場對芯片需求量也在增加的時候，國產FPGA廠商能夠抓住這波市場增量需求，逐步發展壯大。
聲明：本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人，不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用，如有內容侵權或者其他違規問題，請聯系本站處理。
舉報投訴
-
FPGA
+關注
關注
1620文章
21468瀏覽量
597918 -
Xilinx
+關注
關注
70文章
2133瀏覽量
120101 -
Altera
+關注
關注
37文章
772瀏覽量
153603 -
人工智能
+關注
關注
1787文章
45804瀏覽量
234078 -
安路科技
+關注
關注
8文章
57瀏覽量
37228 -
高云
+關注
關注
3文章
6瀏覽量
4771
發布評論請先 登錄
相關推薦
國產FPGA的發展前景是什么？
國產FPGA的發展前景是積極且充滿機遇的，主要體現在以下幾個方面：
一、市場需求增長
技術驅動：隨著5G、物聯網、人工智能、大數據等技術的快速發展，對FPGA的性能和靈活性提出了更高要
發表于 07-29 17:04
使用國產的FPGA開發，需要哪些準備
準備抽時間學習FPGA開發，國產的，有通用軟件可以用嗎啊？還是每個廠家有自己的開發工具？有沒有類似于Keil那樣的IDE開發FPGA？
發表于 04-14 19:14
國產FPGA介紹-紫光同創
高性能FPGA芯片Titan系列，采用40nm工藝，可編程邏輯資源最高達18萬個，已廣泛應用于通信、信息安全等領域。
Titan系列高端FPGA產品PGT180H已向國內多家領先通信設備廠商批量供貨
發表于 01-24 10:45
國產FPGA簡介
高云半導體
核心技術：GoAI機器學習平臺、藍牙FPGA系統級芯片
主要產品：晨熙家族GW2A系列 FPGA、小蜜蜂家族GW1N系列SoC
應用市場：通訊、工業控制、LED顯示、汽車電子、消費
發表于 11-20 16:20
國產FPGA產品力如何？看這3家上市廠商就夠了
FPGA作為一種邏輯芯片，硬件架構獨特，具有并行性、低延時性和靈活性等特性，應用領域廣泛。FPGA市場主要玩家是英特爾、AMD、萊迪思、Microchip、Achronix等；國內廠商
工商網監
評論