低調,中國的FPGA到底有多強?!

前言:如果說,還有一種元器件貿易職業是有危險性的,那就是從事禁運晶元貿易;如果說這種禁運晶元里什麼產品最昂貴,那一定是宇航級抗輻射FPGA。據公開資料,被美國FBI盯上和列入黑名單,並被處以各種責罰的中國人至少超過了100人。可以說,FPGA就是一個國家在晶元領域裡展示肌肉的最炫黑科技!

FPGA的由來

每一個看來很成功的新事物,從誕生到發展壯大都不可避免地經歷過艱難的歷程,FPGA也不例外。FPGA的概念一開始是Lattice公司提出來的,由於戰略失誤,差點放棄了這一市場。而在1985年,Xilinx公司推出了全球第一款FPGA產品XC2064——採用2μm工藝,包含64個邏輯模塊和85000個晶體管,門數量不超過1000個,這是典型的「醜小鴨」。

FPGA對半導體產業最大的貢獻莫過於創立了無生產線(Fabless)模式,第一顆FPGA是在日本精工公司(Seiko)誕生的。後來,FPGA不但可以做邏輯功能,還可以做高速計算功能,更可以縮短生產晶元55%的時間,於是FPGA在90年代開始爆發,尤其在軍工和航天高科技領域,其優勢得到了進一步發揮。

FPGA的現狀

全世界都知道,FPGA巨頭們扎堆在美國,FPGA最強的公司有,Xilinx,Altera,Lattice,Actel,Atmel,Avago,Cypress等,各自都有自己的獨門秘密武器。其中Xilinx是全球FPGA的霸主,千萬門級,16納米的領先者; Actel是反熔絲的先驅,宇航級的開拓者,其他任何一家的產品,都是工業級、軍工級,宇航級產品不可缺少的核心晶元,也是全世界國家從事尖端科技的短板和苦主。

晶元強國歐洲,日本,韓國,包括中國台灣,也曾殫精竭力發展自己的FPGA,最後都鎩羽而歸。一方面,美國人有小動作,另一方面,可以從美國人手裡買到,所以不用全力以赴。而中國,由於一開始就受到了全世界最嚴格的禁運不公平待遇,所以反而逼出了中國人自己的FPGA。

FPGA的頂級大師

目前,FPGA最頂級的工藝是16/14納米,下一個工藝就是10納米以下的主戰場。而在FPGA領域,皇冠上的明珠卻是宇航級抗輻射晶元。在1-7級抗輻射晶元領域,這類抗輻照晶元國際市場上很多基本不禁運,不限制,理由很簡單,這類晶元技術大家都掌握了,沒必要控制。

現在美國已經搞到10級,這是FPGA領域最高的級別,也是全世界最貴的晶元。據說,單顆某些Xilinx的V7宇航級晶元,可以買到北廣深一線城市的一套房子。

中國的FPGA現狀

由於中國要搞空間站,探月三期,大火箭,大型高容量通信衛星,天基紅外預警衛星。這類7級以下晶元完全不能滿足需要,而9級以上的歐美控制得很嚴,所以必須中國自己研製。還是拿比較核心的FPGA來說,我們現在能弄到APA600,APA1000了,但是Xilinx 7系列裡面的航天級FPGA除了用非常手段外我們肯定拿不到。

早在90年代,中國人已經開始了FPGA板級產品的研製。經過20多年的發展,已經從板級跨越到晶元級,不管是千萬門級,還是宇航抗輻射級,都逐漸進入了FPGA強國行列。2013年,俄羅斯曾經提議,用他們的發動機換取中國的宇航級晶元,說的就是CPU和FPGA。

軍民兩用FPGA的崛起

2000年以後,中國湧現出來了10幾家FPGA集成電路設計公司,有上市公司,有國營企業,也有民營和合資企業,一時間,中國人掀起了FPGA的創業潮流。這是比較合乎邏輯的市場優選,美國的FPGA發展歷史軌跡,也是從民用逐漸擴展到特種行業的。目前,有設計企業已經涉及到千萬門級,宇航級抗輻射等級據說達到了8級以上,和美國只有1—2級的距離。

國內到底有哪些正在進行FPGA研發和銷售的設計企業:

1、京微雅格

京微雅格實際上有兩條產品線,面向中低端市場的金山系列收購美國CSwitch的產品線,面向高速通信市場的公司。

產品型號:M7華山系列;HR3純FPGA低功耗系列;M5金山系列;M1衡山系列。

2、復旦微電子/復旦微電子學院

復旦微電子學院應該算國內比較少的自主研發FPGA的研究機構,不過它家的東西是只供應軍方的,但是軍方有多少東西在用就不得而知了。兩家已經展開合作,其自主可控的FPGA器件與配套軟體系統取得重要突破,與復旦微電子集團股份有限公司緊密合作建立了「FPGA創新團隊」,協同加大力度攻關千萬門級FPGA器件的技術難題。

3、高雲

廣東高雲半導體科技股份有限公司,以55nm級別以上的FPGA晶元為主導產品的集成電路企業,定位中高端和中等規模的FPGA晶元。高雲的IC團隊較為優秀,Application/IP以及EDA工具還需要進一步強化。

產品型號:GW1N-1K,GW1N-9K,gw2a-18K,gw2a-55K,gw3s-50,gw3s-100。

4、同方國芯

同方國芯做FPGA已經是幾年前的事情了,當然,並不是同方自己做,而是由同方旗下的深圳國微電子悄悄做的。深圳市國微電子有限公司成立於1993年,為用戶提供ASIC/SOC設計開發服務及國產化系統晶元級解決方案,據說其FPGA設計水平位居中國設計公司頂級行列。

2012年底完成與上市公司同方國芯電子股份有限公司重組工作,成為同方國芯的全資子公司。具體型號暫時處於保密階段,已經在軍工領域展開了多種應用。

5、智多晶微電子

西安智多晶微電子有限公司成立於2012年11月,是由海外留學生歸國創設的高科技企業。智多晶微電子專心致力於成為中國第一大可編程邏輯電路(FPGA與CPLD)集成電路製造和應用供應商。

產品型號:Seagull系列CPLD;Seagull128;Seagull256

6、華微電子

成都華微電子科技有限公司,是國家909工程企業。

產品型號:HWD1472/14144/14288/750L/4005E/4010E/4013E;HWDV100/300/600;HWD1000/2V1000/3000/6000。

7、上海敖格芯

歷經三年多的發展,敖格芯已經積累了5個不同的產品線,分別針對CPLD、LoT、FPGA、FPGA+CPU、SoC市場。

8、771/772所

由於涉及國家機密原因,這裡就不能多做筆墨。但是可以明確的一點是,現在中國航天航空級FPGA晶元供貨大戶是771,772這兩所,這兩家都有FPGA事業部和流片的生產線。可見,中國人在FPGA領域已經強大到了什麼地步!!

編後語:

當下,國家與國家之間的競爭,最核心的就是軍事科技之間的較量。面對世人的花錢質疑,面對歐韓日的前車之鑒,我們更有理由發展自己的核心競爭晶元,CPU,FPGA,ADC,感測器等,就是新一輪的科技競賽。別忘了,中興的頭上還有一把元器件供應鏈「山姆大叔」牌的劍懸在半空!!


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