關(guān)于FPGA芯片的故事，你知道多少呢？

除了CPU（中央處理）和GPU（圖形處理器）之外，芯片家族還有另外一名“成員”—FPGA。

比起前面兩位兄弟，F(xiàn)PGA幾乎鮮為人知，但這并不妨礙它成為民用領(lǐng)域和軍用領(lǐng)域的“寵兒”。不僅對(duì)將到來的5G通訊、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域有重大的潛力，就連絕大部分的大型軍用電子設(shè)備也對(duì)FPGA十分依賴。

然而就是這顆如此重要的芯片，國(guó)內(nèi)能生產(chǎn)的廠家寥寥無幾，國(guó)外進(jìn)口的FPGA占據(jù)著98%的市場(chǎng)份額。為何這顆芯片的普及難度就那么大呢？

什么是FPGA？

在度娘上面可知，F(xiàn)PGA全稱是Field－Programmable Gate Array（現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列），通俗一點(diǎn)地說就是這顆芯片允許你在上面編程。（編程）完成后就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)特殊的硬件加速算法，比如定位手機(jī)上的地圖。

什么？沒看懂！沒關(guān)系，我們舉個(gè)應(yīng)用例子：現(xiàn)在我們使用的芯片（CPU）都是雙核、四核甚至八核/十六核的。有國(guó)外的科學(xué)家就研發(fā)出內(nèi)置1000個(gè)內(nèi)核的CPU（1000個(gè)內(nèi)核，想想都覺得恐怖），這個(gè)CPU里面就采用了FPGA的芯片。

值得注意的是，雖然FPGA芯片的處理能力如此強(qiáng)大，但仍沒有普及，原因就是對(duì)FPGA芯片編程非常困難。除了賽思靈和阿爾特拉這兩家美國(guó)公司之外，因特爾、IBM、三星、東芝、飛利浦、摩托羅拉等全球60多家公司都試圖去涉足，均慘敗而歸；其中的原因就是FPGA的進(jìn)門門檻太高了。

FPGA芯片的進(jìn)門門檻有多高？

專利技術(shù)壁壘太高：目前為止，賽思靈和阿爾特拉、萊迪思、美高森等公司用9000多項(xiàng)專利構(gòu)建了一道堅(jiān)實(shí)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)堡壘，大大地堵死了IBM等公司的追趕之路。當(dāng)年英特爾耗資167億美元收購阿爾特拉，也僅僅是獲得FPGA的領(lǐng)域的“敲門磚”。

要知道，從上世紀(jì)80年代開始，賽靈思花費(fèi)了30多年的時(shí)間積累FPGA技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，才能在該領(lǐng)域留下豐厚的技術(shù)和知識(shí)底蘊(yùn)。

FPGA的市場(chǎng)偏?。喝?a target="_blank">半導(dǎo)體的市場(chǎng)總額為4000億美元/年，而FPGA僅有50億美金/年，相對(duì)狹窄的市場(chǎng)也加劇了激烈的競(jìng)爭(zhēng)（市場(chǎng)份額難以養(yǎng)活全球的大公司），僅僅留下少數(shù)生存下來的佼佼者。

用戶對(duì)FPGA的性能要求多：芯片模擬工作是FPGA需要經(jīng)常做的分場(chǎng)景之一，使用中要在FPGA芯片的基礎(chǔ)上編程，必要犧牲很多性能，以達(dá)到和CPU匹配的要求，令用戶對(duì)FPGA的性能提出更多的要求。

賽思靈、阿爾特拉等公司的FPGA芯片一直采用最先進(jìn)的制程工藝（如現(xiàn)在的14/16nm工藝），再加上一些如英特爾、臺(tái)積電等掌握先進(jìn)制造工藝的企業(yè)對(duì)國(guó)內(nèi)IC設(shè)計(jì)公司的技術(shù)保護(hù)（限制最先進(jìn)的制程工藝）；采購IP做集成可以，自主研發(fā)IC則設(shè)置各種限制。令國(guó)內(nèi)企業(yè)面對(duì)高昂的制程工藝成本，失去先機(jī)無力追趕。

在國(guó)內(nèi)采購IC芯片非常方便，線下采購集中在深圳華強(qiáng)北，線上采購主要以安芯、獵芯和芯易網(wǎng)為主。其中芯易網(wǎng)是在電子元器件分銷產(chǎn)業(yè)電商化趨勢(shì)下誕生的，致力于產(chǎn)業(yè)鏈和獨(dú)立分銷市場(chǎng)資源大整合，令信息更加透明化，輕資產(chǎn)模式解除庫存壓力。

國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的FPGA現(xiàn)狀

可以說，目前國(guó)內(nèi)的FPGA廠商有數(shù)量沒質(zhì)量，不管是有十多年自主研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，并且收購了美國(guó)CSwitch公司的京微雅格，還是在軍用領(lǐng)域占有一席之地的國(guó)微產(chǎn)品，亦或是擁有萊迪思整個(gè)核心團(tuán)隊(duì)的西安智多晶，都無法和賽思靈、阿爾特拉很大的差距。

這種差距不僅表現(xiàn)在硬件上，還有軟件上的。要想在FPGA領(lǐng)域立足，沒一套ESA工具（設(shè)計(jì)電子電路的軟件程序）可不行的。此外，市場(chǎng)份額也能看出國(guó)內(nèi)FPGA廠商和國(guó)外的差距：全球FPGA市場(chǎng)的份額約為50億美元，而中國(guó)市場(chǎng)僅有15億美元；國(guó)內(nèi)廠商在國(guó)內(nèi)的占比也僅僅只有2%，更別提國(guó)外的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力了。

FPGA是“后媽的孩子”

由于普及程度還比不上CPU，F(xiàn)PGA也就顯得沒那么重要，在國(guó)內(nèi)CPU和儲(chǔ)存芯片的研發(fā)都能獲得大量的政府經(jīng)費(fèi)支持，而FPGA的資金卻少得可憐。國(guó)內(nèi)廠商想要獲得政府的經(jīng)費(fèi)非常困難，比如京微雅格在接到國(guó)家重大專項(xiàng)課題時(shí)，才能獲得1/3的國(guó)家撥款；更別提國(guó)微電子和同創(chuàng)國(guó)芯也付出了很大努力，才能獲得少得可憐的國(guó)家研發(fā)資金。

那么問題來了，如果國(guó)內(nèi)的FPGA還沒發(fā)展起來，只能完全依賴國(guó)外特別是美國(guó)的盡快，這比如是一個(gè)隱患；如果沒有FPGA，不管是在民用應(yīng)用領(lǐng)域還是軍事應(yīng)用領(lǐng)域，都非任何人的福分。