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。

無論是在軍事領(lǐng)域，還是民用領(lǐng)域都頗具意義。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，國產(chǎn)FPGA在中國市場的占有率僅為2%，即便是很多軍用的高端FPGA，也基本依賴于進(jìn)口，這究竟是怎么回事呢?

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(shí)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。

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。

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(shí)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。

三是用戶對FPGA性能要求高。FPGA很大一部分場景是做一些芯片模擬工作，使用者在其基礎(chǔ)上做編程，必然會有很大性能損失，在性能降低了很多以后，還要和CPU等芯片去匹配，使用戶會對FPGA的性能有著越高越好的要求。另外，在軍用領(lǐng)域，雖然局部場景對FPGA性能要求不高，國內(nèi)反向設(shè)計(jì)的FPGA也能滿足使用需求，但也有很多場景對FPGA性能也有著非常高的要求。

同時(shí)，賽靈思、阿爾特拉等巨頭在技術(shù)上處于絕對領(lǐng)先地位，其FPGA產(chǎn)品往往采用最先進(jìn)的工藝，并且將工藝的潛力挖的很透，而后來的追趕者則沒有這個條件和技術(shù)實(shí)力，導(dǎo)致性能上大幅遜色于兩大巨頭。具體來說，賽靈思和阿爾特拉的FPGA已經(jīng)開始著手采用最先進(jìn)的14/16nm工藝，而國內(nèi)FPGA廠商根本無力承擔(dān)采用先進(jìn)制程工藝的高昂成本。

加上掌握最先進(jìn)制造工藝的為英特爾、臺積電、三星等對中國大陸IC設(shè)計(jì)公司使用最先進(jìn)工藝有很多限制——買IP做集成可以，但如果是自主研發(fā)的IP，則會有很多限制，如果有軍民兩用潛力，限制就更多了。這致使國內(nèi)FPGA廠商大多采用40/55nm工藝，在制造工藝上就處于先天劣勢。

因此，除了囊中羞澀的用戶，或定位于工控等對性能要求有限的特殊情況，大部分用戶對FPGA的需求是性能越高越好，這樣就會使國內(nèi)如京微雅格等FPGA廠商即便開發(fā)出廉價(jià)的中低端產(chǎn)品，也會因性能差距而被很多潛在用戶拋棄。

正是因?yàn)榇嬖谶@種現(xiàn)象，F(xiàn)PGA的研發(fā)難度比CPU還要高。在CPU方面，企業(yè)如果做不了高性能的桌面或服務(wù)器CPU，還可以做做低功耗嵌入式芯片“曲線救國”。

比如如今在智能手機(jī)芯片領(lǐng)域呼風(fēng)喚雨的ARM，就是依靠深耕嵌入式芯片領(lǐng)域，并最終發(fā)展壯大羽翼豐滿，甚至隱隱威脅到了英特爾的地位;國產(chǎn)的龍芯也可以在高性能芯片無力與Intel抗衡的情況下，依靠做嵌入式芯片實(shí)現(xiàn)自給自足、自負(fù)盈虧。

而FPGA則不然，除了工控等一些特殊場景之外，其他FPGA芯片廠商很多時(shí)候上必須一開始就和賽靈思、阿爾特拉、萊迪思短兵相接拼性能。因此，在當(dāng)前的情況下，完全依靠民間風(fēng)險(xiǎn)投資和少量政府資金的零敲碎打，就想把FPGA產(chǎn)業(yè)發(fā)展起來，基本是不不可能的。