对标赛灵思，国产FPGA上演“飙车记”

近年来，FPGA领域的市场份额和技术创新正处于快速增长的阶段，备受市场喜爱和追崇的大部分原因，源自其最大特点——芯片内部硬件结构可重构，即硬件可编程。因此极具灵活性，号称“万能芯片”。理论上，FPGA提供的门电路规模足够大，通过编程可以实现任意逻辑功能的电路。并且，FPGA开发流程中无需布线、掩模和定制流片等，编程后即可直接使用。

FPGA为基于深度学习和人工智能的解决方案提供了优势，包括低延迟和高吞吐量的性能改善，以及电源效率。目前，搭载FPGA技术的芯片被广泛应用于无线基础设施、人工智能、智能存储器，甚至是成本敏感微控制器上。据FrostSullivan的数据，2021年全球FPGA市场价值为68.6亿美元，同比增长12.8%。预计到2025年市场规模将达到125.8亿美元。

可见，FPGA前景广阔，市场热潮前，芯师爷聚焦当下，在第五期“硬核中国芯·供需交流会”中，芯师爷特邀芯片原厂嘉宾中科亿海微电子科技（苏州）有限公司（以下简称“中科亿海微”）应用开发中心总监潘勇，以及终端厂商嘉宾知名通讯企业供应链总监张华做客直播间，就当前部分FPGA产品阵容、市场应用情况等话题进行深入探讨。

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蛙跳战术

实现三大产品布阵

上世纪90年代，我国学术界开始了对FPGA技术的探索，复旦大学、中科院空天院、中科院微电子所均是重要力量，但相比国际巨头而言，这一起步时间较晚。当前，全球大多FPGA专业人才集中在头部厂商，其它厂商人才匮乏，加之FPGA开发需要最先进的制造封测工艺、软件开发难度大、IP多且杂，同时还需要大量应用支撑市场，因此我国目前的发展存在严重滞后的问题。

从信息安全等方面考虑，我国不仅需要自主FPGA，还需要将其快速国产化。在AI、5G、IoT快速发展的情况下，预计将带来庞大的FPGA增量市场，这对于国内厂商而言，也是快速切入的一大契机。

据介绍，中科亿海微经过几年发展，已经迈过了三个工艺节点，现正处于40纳米的工艺节点上，亿海神针系列正是其在这一工艺节点上批量供货的产品。其中包括EQ6HL130、EQ6HL45、EQ6HL25、EQ6HL16、EQ6GL9等型号可编程逻辑芯片。

来源：中科亿海微演讲PPT

潘勇表示，经过40纳米工艺的锤炼之后，目前中科亿海微正向下一个工艺节点迈进。“我们在14纳米的工艺节点上，突破大规模可编程芯片体系架构设计等关键技术，并将成为国内该领域的龙头产品，为高性能计算及现代通信领域关键型号提供强劲‘中国芯’。”潘勇说。

基于从130纳米—40纳米—14纳米的 “蛙跳战术”，中科亿海微已经在40纳米和130纳米工艺节点上形成自主可编程逻辑芯片、自主可编程逻辑芯片的裸片、嵌入式可编程电路IP核三大产品布局。相信在下一代14纳米工艺节点上，中科亿海微必将能够在更广的领域内为用户提供更好的芯片产品。

早些年，FPGA主要用于电子元件、总线控制器或简单协议处理器之间的“胶合逻辑”。随着市场需求及场景的不断演变，FPGA的应用情况也发生相应的变化。

“中科亿海微的FPGA产品主要应用场景有哪些？产品质量等级、可靠性如何？”针对通讯企业供应链总监张华的提问，潘勇表示，当前的应用主要包括打印机行业，尤其是特种打印领域，工控领域，加密信息安全等领域。

在可靠性方面，芯片设计包括EDA工具等，均由中科亿海微自己完成，同时还在业内进行了系列的可靠性认证。此外，在产品形态上，中科亿海微还有商业级、工业级、宽温级的供货。“所以从可靠性的角度来说，我们可以给用户提供在不同场景下的多种选择，以及相应的鉴定报告。”

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产品对标多个行业龙头

谈及FPGA要从上世纪80年代讲起。成立于1984年的赛灵思（Xilinx），发明了现场可编程逻辑门阵列FPGA。作为FPGA、可编程SoC的发明者，其高度灵活的可编程芯片由一系列先进的软件和工具提供支持，可用于网络通信、汽车电子、消费电子和数据中心等领域。因此，赛灵思也一直被视为行业标杆。

张华从产品层面出发，针对中科亿海微FPGA对标的厂家及对标程度进行提问：“中科亿海微的FPGA主要对标哪些厂家的哪些产品，可以做到何种程度的对标？”

对此，潘勇回应表示：“目前在量产的40纳米工艺的FPGA，主要对标与其工艺相近的FPGA竞品。在封装上，我们是对标赛灵思的Spartan-6系列的产品。”

“在容量上、功能上，我们可以对标Altera的cyclone 3、cyclone 4的产品，尤其是我们的EQ6HL130、EQ6HL45两款芯片，在设计时就考虑了兼容的问题，所以这两款芯片从容量上、功能上、封装上都可以做到跟赛灵思的Spartan-6做到兼容。”潘勇说。

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结语

作为集成电路大产业中的小领域，FPGA应用场景广泛，未来在5G、AI、数据中心、自动驾驶等高算力需求推动下，FPGA芯片市场有望实现量价齐升。相比于Xilinx、Altera等行业巨头，国内FPGA研发起步较晚，但和头部厂商的差距已经由三代缩短到两代。

目前，国产FPGA已进入现代通信、工业制造、数据中心、汽车电子、消费电子等核心市场的快速增长期，在这期间，仍需持续突破软件、质量以及技术瓶颈。未来，在5G浪潮推动下，国内FPGA企业也将持续受益于AI、数据中心、自动驾驶等FPGA应用市场的需求放量，加速国产替代进程。