簡單來說,FPGA(Field-Programmable Gate Array),即現場可編程門陣列,它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎上進一步發展的產物,是作為專用集成電路領域中的一種半定制電路而出現的,既解決了定制電路的不足,又克服了原有可編程器件門電路數有限的缺點。
那么,這樣一種非常適合大批量應用到各領域的集成電路產品,中國目前的發展水準如何呢?日前,一場由東南大學和南京集成電路產業服務中心(ICisC)承辦的2017年全國大學生FPGA創新設計邀請賽掀起了對FPGA產業發展和中國FPGA發展現狀的討論。
全球FPGA發展概況
從市場規模來看,全球FPGA近幾年基本維持在50億美元左右,應用則以傳統通信市場為主,云計算、IoT等新興市場尚在培育期。
Xilinx、Altera、LatTIce三家廠商營收始終位于全球前三甲,每年的營收、凈利潤增長以及毛利率都相對穩定。參加此次FPGA邀請賽高峰論壇的深圳市紫光同創電子有限公司營銷中心總經理包朝偉表示,這三家廠商占據絕大部分的市場份額,尤其是Xilinx,長期占據行業龍頭位置,年產值超過23億美元,全球市場份額超過50%,且還在持續增長。技術方面,近十年FPGA沒有根本性的進步,行業壟斷已經形成。
Xilinx、Altera、LatTIce、Microsemi等廠商共計擁有超過10000件專利,占總量60%以上,FPGA架構和核心電路、應用方案,基本被這幾家國外廠商專利網覆蓋,后進者發展受到極大限制。資料顯示,Xilinx Virtex UltraScale Plus系列產品,采用16納米先進制程工藝,擁有超過28520萬門,Serdes速率為32.75Gbps ,即將開始量產,在技術上依舊領先競爭對手。
中國的現狀和機遇
數據顯示,中國FPGA市場國產化率非常低,政府部門國產應用率不足30%,還有很大提升空間,商用市場國產化率就更低,形勢不容樂觀。包朝偉表示,國內廠商FPGA產品在中國市場的份額總計不足5%,只有紫光同創、安路等廠商在中低密度市場取得了一些成績。
不過,由于全球絕大部分FPGA專業人才集中在前幾家龍頭廠商,其它廠商人才匱乏,再加上FPGA開發需要最先進的制造封測工藝、軟件開發難度大、IP多且雜,需要大量應用才能支撐市場,因此中國目前的發展存在嚴重滯后的問題。當然,這也是國內廠商的發展機會。從信息、產業和國防安全等方面考慮,中國不僅需要自主FPGA,而且還需要將其快速國產化。
在AI、IoT、5G快速發展和即將商用的情況下,預計將帶來龐大的FPGA增量市場,而這也是國內廠商快速切入的時機。
據悉,紫光同創TItan系列FPGA產品采用40納米制程工藝,擁有超過2500萬門,Serdes速率為6.25Gbps,目前已經量產,并在通信、安全等中高密度市場逐步打開局面。
當前,在國家大力支持集成電路產業發展的環境下,對于尚不夠強大的中國FPGA企業來說不失為黃金發展時機,如何把握機會快速做大做強將是對每一家企業的考驗。