現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列的一種可編程“萬(wàn)用”芯片--FPGA

-近日，高云半導(dǎo)體科技股份有限公司在上海發(fā)布了一款具有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的FPGA芯片及配套平臺(tái)化產(chǎn)品，這也是中資公司收購(gòu)美國(guó)FPGA廠商萊迪斯（Lattice）告吹后第一次亮出國(guó)產(chǎn)“名片”，意味著中國(guó)“芯”家族多了一位中國(guó)造的“萬(wàn)能”成員。

增加一個(gè)USB功能，集成一片新市場(chǎng)

FPGA是現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列——一種可編程“萬(wàn)用”芯片，其特殊的靈活性決定了在新興應(yīng)用領(lǐng)域中具有廣闊的發(fā)展空間，特別是當(dāng)下火爆的人工智能，沒有現(xiàn)成的芯片（ASIC）可用，只能通過FPGA，利用可編程的特點(diǎn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)并驗(yàn)證工程師所需要的初步解決方案。

與目前消費(fèi)市場(chǎng)很少集成USB2.0功能塊不同，新的芯片將它集納起來(lái)，這透露出一個(gè)技術(shù)信號(hào)——FPGA不僅應(yīng)用在通信系統(tǒng)和設(shè)備上，而且與消費(fèi)類產(chǎn)品搭上關(guān)系。高云半導(dǎo)體CEO朱璟輝表示：“就像蘋果工程師對(duì)FPGA表現(xiàn)出的興趣一樣，在iPhone 7中已經(jīng)用到了FPGA?！?/p>

對(duì)于集成電路，曾有廠商將CPU（中央處理器）與FPGA集成，后者善于并行計(jì)算，處理能力強(qiáng)，前者則強(qiáng)在“管理”，這正是FPGA所缺乏的，兩者結(jié)合，可有效地提升整體性能。可是，高云新的芯片放棄了CPU，卻與MCU（單片微型計(jì)算機(jī)）集成到一起，朱璟輝給出的理由是，“一方面，在MCU市場(chǎng)，ARM架構(gòu)已經(jīng)占據(jù)了絕對(duì)統(tǒng)治地位，因此，F(xiàn)PGA+ARM內(nèi)核的架構(gòu)，將有助于提高FPGA的競(jìng)爭(zhēng)力。另一方面，嵌入式市場(chǎng)非常寬廣，高云選擇采用FPGA+MCU（ARM）的方式進(jìn)入這個(gè)廣闊的嵌入式市場(chǎng)，主要針對(duì)的還是中高端的差異化應(yīng)用，力求開拓出一片新天地?！?/p>

在消費(fèi)級(jí)領(lǐng)域中，嵌入諸如USB2.0等模塊的芯片會(huì)在圖像監(jiān)控、智能工業(yè)、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域逐步推開，動(dòng)態(tài)可重構(gòu)以及單片集群水平不斷提高，將使FPGA功能越來(lái)越強(qiáng)大。比如在伺服電機(jī)控制器中，芯片的集成使這類應(yīng)用的控制系統(tǒng)更簡(jiǎn)潔，還有更精準(zhǔn)的電機(jī)步進(jìn)控制，更炫的顯示效果控制，更加人性化，更加簡(jiǎn)易的人機(jī)交戶方式。

改變加密技術(shù)，應(yīng)對(duì)突發(fā)“斷電”

制造芯片要分層研磨，反向剝離可以將芯片每一層信息“偷”出來(lái)。比如將工藝次序倒過來(lái)執(zhí)行，逐層拍照、克隆，即便完美復(fù)制的成功率很低，“萬(wàn)里挑一”的機(jī)會(huì)總會(huì)有的。因此供應(yīng)特殊需求更成為一種在遭受技術(shù)封鎖環(huán)境下的有效辦法。而且，芯片做的設(shè)計(jì)常被抄襲，其電路設(shè)計(jì)和外形非常容易被原封不動(dòng)地復(fù)制出來(lái)。

高云芯片實(shí)現(xiàn)的創(chuàng)新加密技術(shù)也是針對(duì)芯片本身被克隆和芯片設(shè)計(jì)被抄襲兩種情況。對(duì)于前者，高云的GW1N系列芯片實(shí)現(xiàn)55納米流片和28納米設(shè)計(jì)，如果進(jìn)行“反向”克隆，設(shè)備成本昂貴，且后續(xù)生產(chǎn)也是一個(gè)難題。高云半導(dǎo)體董事長(zhǎng)陳天成告訴科技日?qǐng)?bào)記者，“因?yàn)閺?0納米開始，晶體管的大小跟光波幾乎相近，拍照產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，廠商則從光學(xué)原理出發(fā)，算出衍射情況做修正，在物理上還原。但是，摩爾定律不斷推進(jìn)，55納米、40納米等集成度更高的芯片靠‘反向’克隆還沒有成功?！?/p>

而對(duì)用戶設(shè)計(jì)的保護(hù)，芯片多了一種自我“摧毀”的手段以保證用戶設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)流不被讀出。陳天成打了個(gè)比方，這項(xiàng)加密技術(shù)有點(diǎn)像ATM機(jī)，如果ATM機(jī)被惡意破壞了，里面的錢會(huì)被噴上大量的墨汁，即使把錢取走錢也用不了的。

新的芯片是Flash工藝的非易失性FPGA。所謂非易失就是像閃存一樣，當(dāng)你通電的時(shí)候數(shù)據(jù)就在里邊，當(dāng)你掉電的時(shí)候數(shù)據(jù)還在里邊。“相比于美國(guó)FPG廠商Lattice的OTP（只能編程一次）對(duì)標(biāo)產(chǎn)品，高云芯片采用閃存工藝技術(shù)，可以多次編程，具有更強(qiáng)的靈活性和可重用性?！标愄斐杀硎荆壳?，該類型產(chǎn)品可以完全取代傳統(tǒng)的CPLD（復(fù)雜可編程邏輯器件），每年約有5億美元的市場(chǎng)總量。