【原創】從紫光同創獲獎看本土FPGA發展

winniewei 提交于 周一, 10/28/2019
【原創】從紫光同創獲獎看本土FPGA發展

作者:張國斌

FPGA是通信、醫療、消費、軍工領域不可或缺的關鍵器件,主要完成信號轉換、協議處理、原型驗證等多種功能,由于技術難度大、投入產出緩慢,盡管發明30多年,但還在這個領域深耕的公司屈指可數,目前,頭部企業賽靈思和Altera壟斷了FPGA大部分市場,在中美貿易摩擦中,FPGA和高端CPU、ADC一樣成為“卡脖子”的產品,近年來,隨著本土FPGA開始崛起,FPGA領域終于迎來了中國軍團。現在,本土形成了以紫光同創為龍頭、復旦微電子、安路科技、高云半導體、西安智多晶等快速發展的勢態,在通信、工業、航天、LED屏控制、消費電子等領域獲得大量采用。

隨著5G、人工智能、物聯網、數據中心、智能駕駛等新興產業的興起,傳統芯片已無法很好滿足應用需求。靈活可編程的FPGA芯片成為未來科技發展的重要驅動力,具有重要的戰略意義。

10月25日,由中國電子信息產業發展研究院、青島國家高新技術產業開發區管委會、中國半導體行業協會聯合主辦的“第十四屆‘中國芯’集成電路產業促進大會”在青島盛大開幕。紫光同創自主研發的Titan系列高端FPGA產品PGT180H從參評的187款芯片中脫穎而出,成功斬獲2019年度“中國芯·優秀市場表現產品”獎,成為本屆“中國芯”獲獎的唯一一款FPGA產品。

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作為中國FPGA領導廠商,紫光同創始終致力于核心芯片及器件的國產化。近年來,陸續推出了采用40nm工藝的Titan系列高性能FPGA產品、40nm工藝的Logos系列高性價比FPGA產品、55nm工藝的Compact系列CPLD產品,覆蓋了高、中、低端市場應用需求。

2019年單型號銷售額近億元?

“以用立業,以用興業”是本屆集成電路促進大會的主題,也非常準確的點出了國內集成電路產業的困局。在中美貿易競爭及國產替代的大背景下,國產芯片只有得到應用端的認可,才能加快產品迭代的速度,提升國產芯片的競爭力。

此次紫光同創獲獎的產品PGT180H是本土FPGA廠商中最高端的產品,它采用自主產權的體系結構和先進工藝,高達2000萬門,系統最高頻率500MHz,SERDES速率6.25Gbps,支持萬兆、千兆網絡傳輸接口,廣泛應用于通信、視頻、工業控制等多個應用領域,填補了國內在自主產權千萬門級高性能FPGA領域的空白。

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截止目前,紫光同創自主研發的Titan系列高端FPGA產品PGT180H已向國內多家領先通信設備廠商批量供貨,2019年該單型號FPGA產品銷售額就接近1億元,成功打破了國外巨頭在終端應用的長期壟斷。

目前,我國5G通信產業在頻譜、芯片、終端、運營商等環節關鍵因素都已經齊備,整體水平處于國際第一梯隊。但是在FPGA芯片、射頻/模擬芯片、存儲、CIS、sensor、光芯片、高頻高速材料等核心芯片、元器件和材料方面還比較欠缺。特別是FPGA芯片,還基本依賴進口,對國內5G通信產業發展帶來嚴峻挑戰。

在通信領域,紫光同創PGT180H主要應用在網絡接入和傳送設備中,用于接口轉換、數據包處理等應用場景,產品品質、穩定性及服務水平均獲得市場認可,實現了同等規模FPGA產品的國產化替代,緩解了被國外廠商“卡脖子”的困境。特別是在中美貿易戰背景下,解決了國內龍頭通信設備廠商產品研制的生死問題,保障了我國5G等通信設備的研發和生產。

填補中國FPGA最后一片荒地

對于FPGA產業而言,國外巨頭已經進入7nm制程工藝階段,邏輯規模高達4億門,主要面向人工智能及數據中心等高端應用領域。反觀國內FPGA企業,由于技術及人才等多方面原因,大規模、高性能FPGA領域幾乎成為了“無人區”。

截止目前,國內FPGA企業還主要以40nm和55nm制程工藝為主,產品邏輯規模在200K以內,和國外巨頭仍有很大的差距。在完成國內首款千萬門級高性能FPGA產品的破局之后,紫光同創采用28nm先進工藝的千萬門級高性能FPGA測試片已流片成功,工程樣品即將發布上市,率先將國產自主產權FPGA帶入新一代工藝節點,為客戶提供更加高性能和低功耗的FPGA解決方案。

本土FPGA任重道遠

根據MRFR統計以及預測,在2013年全球FPGA的市場規模在45.63億美元,至2018年全球FPGA的市場規模緩步增長至63.35億美元。但隨著目前5G時代的進展以及AI的推進速度,MRFR預測FPGA在2025年有望達到約125.21億美元。

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目前中國廠商在FPGA這個細分領域和國外巨頭的差距比其他領域要大,其中最大的原因就是FPGA技術門檻非常高,核心技術只掌握在及其少數的公司手上。根據統計目前Xilinx和Altera擁有超過6000項專利,對該行業的后進入者形成了難以跨越的技術壁壘。

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在紫光同創高歌猛進的同時,本土其他FPGA廠商也大踏步前進,復旦微電子已經研發出性能媲美賽靈思Virtex-7的高端FPGA ,安路科技、智多晶、高云等也是旗開得勝。

今年6月,上海安路完成了D輪增資,本輪增資中,老股東華大半導體、中信資本和公司創始團隊行使了優先認購權,引入的新股東為“國家集成電路產業投資基金股份有限公司”(以下簡稱“大基金”)、“深圳市創新投資集團有限公司”、“蘇州厚載成長投資管理合伙企業(有限合伙)”等。據悉,本輪融資將用于上海安路28納米(及12納米)千萬門級、五千萬門級FPGA、SOC FPGA的研發,新產品將主要應用于通訊、工控、顯示、消費電子以及人工智能領域,為全球半導體公司提供高性能、低成本、高可靠性的優質FPGA。?

西安智多晶目前已實現55nm、40nm工藝中密度FPGA的量產,并針對性推出了內嵌Flash、SDRAM等集成化方案產品,截至2018年已批量發貨2KK片。在今年世界移動通信大會-上海展(以下簡稱MWC上海)上,西安智多晶展出了已在多個應用領域成功商用的Sealion 2000系列FPGA芯片。本次參展,智多晶受中國移動研究院邀請,連同中移動5G小站整體解決方案一并亮相。作為5G小站解決方案中的重要芯片提供商,智多晶和眾多同行、嘉賓一起,在此次MWC盛會中近距離感受了5G時代到來后的豐富應用,涉及到出行、娛樂、健康醫療及生產制造等多個領域。

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中國移動展區國產芯片展區 - 「智多晶微電子」

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「智多晶微電子」展位現場

2014年,高云半導體成立于佛山,后搬到廣州,核心研發人員平均從事FPGA軟件、硬件技術開發時間超過15年。其CEO朱璟輝畢業于清華大學,從1996年到2011年在Lattice負責技術研發,經歷了7代FPGA產品開發,獲得了11項美國專利,5項中國專利;其SVP 宋寧曾在Lattice、Cadence擔任過高工,負責高云半導體FPGA全流程軟件開發,對FPGA架構、硬件設計、軟件研發同步開發有獨到經驗。

在產品研發方面,高云半導體2015年量產國內第一塊產業化的55nm工藝400萬門的中密度FPGA芯片,并開放開發軟件下載;2016年第一季度順利推出國內首顆55nm嵌入式Flash+SRAM的非易失性FPGA芯片;2017年小蜜蜂家族中的GW1N-4、GW1N-1,晨熙家族GW2A系列FPGA產品開始批量出貨;2018年,高云宣布研發成功了GW3AT-100,這是國內首款28納米中高密度FPGA,由臺積電代工;2019年,高云宣布推出安全FPGA。

今年8月,廣東高云半導體科宣布簽約日本丸文株式會社為其日本經銷商,將其FPGA打入日本市場,成為第一家將中國FPGA引入日本市場的本土FPGA公司。

上海遨格芯微電子有限公司(AGM)成立于2012年,是國內領先的以可編程邏輯技術為基礎, 提供應用市場SoC芯片的半導體集成電路無生產線設計公司,由來自美國硅谷知名可編程邏輯 SoC 企業的團隊和國內資深工程團隊創辦,AGM目前主要是布局在中小規模的FPGA/CPLD。

2016年6月,京微雅格因為資金、結構調整問題走向了分裂。但在王海力和幾名老員工的堅持和努力之下,得到了投資方的注資,進行二次創業,成立了京微齊力。除了繼續銷售原有的FPGA芯片,還研發面向人工智能 等新興應用的AiPGA芯片、異構計算HPA芯片、嵌入式可編程eFPGA IP核,現在京微齊力走向正軌,2018年,京微齊力銷售訂單超過千萬,京微齊力定位成為中國最優秀的國產FPGA及新一代異構可編程計算芯片的供應商,公司未來發展的關鍵還是能提供有市場競爭力的產品。

總體而言,依托本土廣闊的應用市場,本土FPGA廠商都會找到自己的發展空間,不過本土FPGA廠商除了提升產品性能和可靠性外,還需要在工具開發、生態建設上補齊短板,“路漫漫其修遠兮”,由于本土FPGA企業起步較晚,廠商規模還不大,本土FPGA未來發展任重道遠,仍需假以時日。

所以這次紫光同創斬獲中國芯·優秀市場表現產品獎意義重大,紫光同創營銷中心總經理包朝偉表示優秀市場表現獎這個獎含金量很高,是需要有大量市場銷量為根基的,紫光同創能拿到這個獎也是有里程碑的意義,未來紫光同創將不斷向高端FPGA沖擊,紫光同創已啟動14nm億門級超高速SERDES高端FPGA研發工作,接下來將陸續展開各項關鍵技術和關鍵功能模塊的研發,以此徹底打破國外廠商在高端應用壟斷局面,為國內新一代通信技術、數據中心、云計算等高端應用保駕護航,拿下中國FPGA產業最后一片荒地!

注:本文為原創文章,轉載請注明作者及來源

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