文／朱璟輝

發(fā)展自主FPGA助力國(guó)家強(qiáng)基戰(zhàn)略

文／朱璟輝

從數(shù)據(jù)來(lái)看，雖然中國(guó)有很多FPGA設(shè)計(jì)企業(yè)，但國(guó)產(chǎn)FPGA的市場(chǎng)小于1%，美國(guó)公司占了99%的銷(xiāo)量。因此，發(fā)展自主FPGA，對(duì)中國(guó)企業(yè)來(lái)說(shuō)是繞不過(guò)的彎。而且，它一直也是技術(shù)的創(chuàng)新熱點(diǎn)，發(fā)展FPGA刻不容緩。

發(fā)展自主FPGA刻不容緩

FPGA（Field－Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列）是賽靈思（Xilinx）公司創(chuàng)始人Ross Freeman在20世紀(jì)80年代發(fā)明的專(zhuān)利，也是第三次工業(yè)革命時(shí)期半導(dǎo)體領(lǐng)域出現(xiàn)的新事物。FPGA包含三大部分：CPU，存儲(chǔ)器，以及邏輯芯片。在半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，F(xiàn)PGA技術(shù)別具特點(diǎn)，很多技術(shù)日新月異，領(lǐng)頭廠商不斷變化。但是，在FPGA領(lǐng)域，今天獨(dú)占鰲頭的幾家企業(yè)還是數(shù)十年前領(lǐng)頭的幾家企業(yè)。在這幾十年里，不下70家企業(yè)嘗試進(jìn)入到這個(gè)領(lǐng)域，其中不乏半導(dǎo)體巨頭企業(yè)，但是它們最終退出了。這說(shuō)明，F(xiàn)PGA的技術(shù)門(mén)檻非常高。

從FPGA的結(jié)構(gòu)來(lái)看，它的基本單元很簡(jiǎn)單，包括查找表、寄存器、布線、輸入輸出I/O等。在其發(fā)展過(guò)程中，逐漸地加入了儲(chǔ)存器、鎖相環(huán)、信號(hào)處理單元、高速串并轉(zhuǎn)換、微處理器等，因此，今天的每一個(gè)FPGA都成為了一個(gè)系統(tǒng)的器件。由此也可以了解，如果有公司成功開(kāi)發(fā)出一款FPGA芯片，可以判斷，集成電路的設(shè)計(jì)技術(shù)、論證技術(shù)大部分都已經(jīng)被這個(gè)企業(yè)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)掌握了。

還不僅如此。在給客戶(hù)提供一個(gè)FPGA產(chǎn)品的同時(shí)，F(xiàn)PGA芯片供應(yīng)商還要給客戶(hù)提供一套相關(guān)的開(kāi)發(fā)工具，這就涉及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的領(lǐng)域。在這個(gè)領(lǐng)域，也是由三家公司壟斷。如果我們能有一套從前端綜合到后端布局布線再到仿真成功的工具鏈推出，也意味著把大部分FPGA領(lǐng)域的技術(shù)包括在內(nèi)了。開(kāi)發(fā)出一款FPGA芯片，就說(shuō)明搶占了集成電路領(lǐng)域設(shè)計(jì)的制高點(diǎn)。

FPGA有著很廣泛的應(yīng)用。從銷(xiāo)售的角度來(lái)說(shuō)，通信、工業(yè)、軍事、航空、消費(fèi)等都有應(yīng)用，涉及網(wǎng)絡(luò)通信、芯片設(shè)計(jì)、大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域。從數(shù)據(jù)來(lái)看，雖然中國(guó)有很多FPGA設(shè)計(jì)企業(yè)，但國(guó)產(chǎn)FPGA的市場(chǎng)小于1%，美國(guó)公司占了99%的銷(xiāo)量。

因此，發(fā)展自主FPGA，對(duì)中國(guó)企業(yè)來(lái)說(shuō)是繞不過(guò)的彎。而且，它一直也是技術(shù)的創(chuàng)新熱點(diǎn)，發(fā)展FPGA刻不容緩。

強(qiáng)基戰(zhàn)略及FPGA的機(jī)會(huì)

在硅谷2016年新成立的初創(chuàng)企業(yè)當(dāng)中，50%涉及FPGA項(xiàng)目。很多巨頭，如微軟、蘋(píng)果、谷歌、亞馬遜，也在花巨資投入FPGA。英特爾在不久前花費(fèi)167億美元收購(gòu)領(lǐng)先FPGA廠商Altera，也能夠說(shuō)明未來(lái)FPGA在熱點(diǎn)應(yīng)用中的地位。

那么在工業(yè)強(qiáng)基戰(zhàn)略中，F(xiàn)PGA扮演什么樣的角色？主要是芯片的乘數(shù)效應(yīng)。如果今天有一位工程師想做一個(gè)電子系統(tǒng)，選擇芯片的時(shí)候會(huì)有哪些選擇？一個(gè)是采用專(zhuān)用芯片即ASIC，選用這種方案設(shè)計(jì)周期少則一年，多則兩年才能做出一個(gè)產(chǎn)品來(lái)。這樣的高門(mén)檻對(duì)很多希望創(chuàng)新、希望做系統(tǒng)芯片的企業(yè)是一個(gè)很大的障礙。另一個(gè)選擇，是到網(wǎng)站花上約100美元買(mǎi)一個(gè)初期開(kāi)發(fā)板?；蛘叩綇V東高云半導(dǎo)體科技股份有限公司（下稱(chēng)高云）的網(wǎng)站，把高云的軟件免費(fèi)下載下來(lái)直接進(jìn)行設(shè)計(jì)。這幾種方案，對(duì)企業(yè)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期影響巨大。很多有志于創(chuàng)業(yè)、有新思想的設(shè)計(jì)師選擇用FPGA，因?yàn)榭梢院芸斓貙?shí)現(xiàn)創(chuàng)新。

朱璟輝廣東高云半導(dǎo)體科技股份有限公司副總裁兼首席執(zhí)行官

自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全流程開(kāi)發(fā)軟件工具，綜合工具逐步自主開(kāi)發(fā)

高云的FPGA是一個(gè)平臺(tái)，軟件工具鏈就相當(dāng)于筆和墨，客戶(hù)在這個(gè)平臺(tái)上做出來(lái)的東西，就是知識(shí)產(chǎn)權(quán)。客戶(hù)成功了，高云就成功了，高云的成功，背后將是一大批企業(yè)的成功，這就是乘數(shù)效應(yīng)。

國(guó)家對(duì)自主FPGA也非常重視。實(shí)際上，在“十一五”、“十二五”期間，國(guó)家也花費(fèi)了不少資金投入其中，但由于種種原因，到目前為止還是無(wú)法支撐中國(guó)FPGA產(chǎn)業(yè)化?，F(xiàn)在也是FPGA的一個(gè)發(fā)展良機(jī)。從市場(chǎng)應(yīng)用情況看，當(dāng)前，F(xiàn)PGA產(chǎn)品應(yīng)用面拓寬，基本涵蓋了現(xiàn)在的所有熱點(diǎn)：5G無(wú)線通信、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)控制、汽車(chē)ADAS、安全與消費(fèi)領(lǐng)域等。因?yàn)镕PGA是可編程的器件，在熱點(diǎn)技術(shù)當(dāng)中，總有FPGA的身影。特別是在工業(yè)控制、《中國(guó)制造2025》及消費(fèi)領(lǐng)域，潛在需求即將爆發(fā)。原因在于，經(jīng)濟(jì)發(fā)展及強(qiáng)基戰(zhàn)略對(duì)芯片安全、國(guó)產(chǎn)化需求提升，國(guó)際巨頭激烈競(jìng)爭(zhēng)、產(chǎn)業(yè)調(diào)整給自主FPGA帶來(lái)機(jī)會(huì)和人才溢出，國(guó)內(nèi)FPGA廠商競(jìng)爭(zhēng)也帶來(lái)行業(yè)進(jìn)步及人才培養(yǎng)和流動(dòng)，同時(shí)國(guó)際專(zhuān)利時(shí)效及規(guī)避期到來(lái)。從這些角度看，高云選擇在這個(gè)時(shí)間窗口切入這個(gè)領(lǐng)域很關(guān)鍵。

高云的布局和產(chǎn)品策略

目前高云聚集了FPGA的各類(lèi)人才，且各類(lèi)人才能夠互補(bǔ)且各有優(yōu)勢(shì)。美國(guó)硅谷研發(fā)中心有著對(duì)前沿技術(shù)的掌控力，負(fù)責(zé)產(chǎn)品的定義；上海研發(fā)中心負(fù)責(zé)硬件研發(fā)主體，形成從產(chǎn)品定義開(kāi)發(fā)支持到售后服務(wù)全梯隊(duì)支持；濟(jì)南研發(fā)中心形成軟件研發(fā)主體，以及高云軟硬件家族系列后續(xù)產(chǎn)品研發(fā)主力；深圳中心負(fù)責(zé)市場(chǎng)銷(xiāo)售，由熟悉FPGA市場(chǎng)的原國(guó)際大廠銷(xiāo)售、市場(chǎng)精英擔(dān)綱。團(tuán)隊(duì)組成人員是一流的，他們軟硬件同步開(kāi)發(fā)，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，是國(guó)內(nèi)真正從事FPGA設(shè)計(jì)的標(biāo)桿。銷(xiāo)售及市場(chǎng)人才，對(duì)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)管理、基本流程管控、質(zhì)量控制等都有很深的積累。這都有利于國(guó)產(chǎn)FPGA的前進(jìn)與發(fā)展。

2016年，高云完成全面布局中低密度產(chǎn)品，其中包括1萬(wàn)～100萬(wàn)門(mén)非易失產(chǎn)品系列，采用臺(tái)積電55nm嵌入式Flash工藝，產(chǎn)品直接競(jìng)爭(zhēng)Altera MAX V/10和Lattice XO2/3；100萬(wàn)門(mén)～500萬(wàn)門(mén)易失性FPGA產(chǎn)品，采用臺(tái)積電55nm基于SRAM工藝，與Xilinx Spartan及Altera Cyclone系列同臺(tái)競(jìng)技。這些產(chǎn)品應(yīng)用全面覆蓋視頻、工業(yè)控制和消費(fèi)以及安全領(lǐng)域，希望做實(shí)做強(qiáng)中國(guó)的FPGA，從根本上提升國(guó)產(chǎn)FPGA軟硬件在客戶(hù)中的影響力。

2017年第一季度，高云基本上可以實(shí)現(xiàn)在中低端應(yīng)用領(lǐng)域全部覆蓋，并逐步滲透到機(jī)器學(xué)習(xí)、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。應(yīng)用的效果需要在一段時(shí)間后才會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)，但是高云有信心。因?yàn)楦咴频漠a(chǎn)品質(zhì)量要求是比國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品更強(qiáng)。

未來(lái)高云將把研發(fā)逐步從中低密度向中高密度邁進(jìn)。28nm是一個(gè)非常好的切入點(diǎn)，高云計(jì)劃推出500萬(wàn)～2000萬(wàn)邏輯門(mén)、帶高速接口的產(chǎn)品，進(jìn)入通信、大數(shù)據(jù)高速運(yùn)算等涉及到國(guó)家安全亟須的關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域。至2017年一季度末，將實(shí)現(xiàn)3年3個(gè)系列8顆芯片小批量量產(chǎn)；同時(shí)，完成28nm中高密度全系列構(gòu)架和模塊初步設(shè)計(jì)，進(jìn)入模塊優(yōu)化和產(chǎn)品集成階段。繼續(xù)進(jìn)行自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全流程開(kāi)發(fā)、軟件工具研發(fā)，以及綜合工具逐步自主開(kāi)發(fā)。

DK-DEV-GW2A55

DK-ENTRY-GW1N1

專(zhuān)利與知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面，高云自主研發(fā)的軟硬件目前已申請(qǐng)國(guó)內(nèi)專(zhuān)利22項(xiàng)，其中發(fā)明專(zhuān)利12項(xiàng)，3項(xiàng)已進(jìn)入實(shí)質(zhì)審查階段，授權(quán)使用新型專(zhuān)利2項(xiàng)，已申請(qǐng)國(guó)外發(fā)明專(zhuān)利2項(xiàng)，登記軟件著作權(quán)8項(xiàng)。

民營(yíng)企業(yè)的體會(huì)與建議

對(duì)一家投身于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域的民營(yíng)企業(yè)而言，常常面臨著資金、人才、技術(shù)等方面的壁壘，對(duì)此，高云亦深有體會(huì)，對(duì)政策、人才也極為渴求。

對(duì)民營(yíng)企業(yè)來(lái)說(shuō)，首先政策指引十分重要。高云進(jìn)入FPGA領(lǐng)域的緣起，也是因?yàn)楦咴贫麻L(zhǎng)陳天成在國(guó)家政策的號(hào)召之下毅然決然地進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域。由于FPGA領(lǐng)域非常專(zhuān)業(yè)，如何讓投資人理解并投入到這個(gè)領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)中來(lái)確實(shí)不是一件易事。正是政策的號(hào)召力，令陳天成力排眾議，決定做這個(gè)項(xiàng)目希望切實(shí)為國(guó)家做一些事情。

其次，要有一支優(yōu)秀的國(guó)際隊(duì)伍。人才是公司創(chuàng)新生命力的保證。高云聚集了一批優(yōu)秀的國(guó)際人才。為了吸引到人才，高云建立了持續(xù)的內(nèi)外人才引進(jìn)制度和持續(xù)創(chuàng)新機(jī)制，為人才的才能發(fā)揮建立良好的環(huán)境。通過(guò)股權(quán)等方式推動(dòng)高云的持續(xù)創(chuàng)新，提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。對(duì)于高科技企業(yè)來(lái)講，人才一直都是最寶貴的財(cái)富。沒(méi)有人才，沒(méi)有新產(chǎn)品的持續(xù)推出，這個(gè)高科技企業(yè)的價(jià)值也就消失殆盡。

最后，要建立切實(shí)可行的自主FPGA研發(fā)中長(zhǎng)期目標(biāo)，夯實(shí)基礎(chǔ)。FPGA產(chǎn)業(yè)需要引導(dǎo)各類(lèi)國(guó)家基金進(jìn)入，將自主FPGA做大做強(qiáng)。建立切實(shí)可行的FPGA芯片產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，產(chǎn)學(xué)研協(xié)同開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)一攬子突破，帶動(dòng)國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)深入及人才培養(yǎng)；組織產(chǎn)業(yè)鏈上下游從FPGA芯片設(shè)計(jì)、制造、封裝、測(cè)試到系統(tǒng)應(yīng)用協(xié)同開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)一條龍計(jì)劃。大力支持企業(yè)中低密度FPGA產(chǎn)品做實(shí)打好軟硬件基礎(chǔ)，推動(dòng)全面產(chǎn)業(yè)化。做好上述幾點(diǎn)，中國(guó)FPGA企業(yè)將會(huì)獲得更廣泛的生機(jī)。

責(zé)任編輯：孫俊杰

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