中國萬能芯片獲突破可用于相控陣?yán)走_ 打破西方壟斷

　　日前，在一次軍民融合展會上，中國電科下屬單位展示了完全正向設(shè)計的3500萬門級FPGA。隨后，中國電子下屬單位公開宣布成功研發(fā)7000萬門級FPGA。在特朗普親自否決傳說中有中資背景，總部在美國的私募基金CanyonBridge收購美國FPGA設(shè)計公司萊迪思之后，中國電科和中國電子在FPGA上取得的技術(shù)突破非常振奮人心。

　　雖然這兩款FPGA和賽靈思、阿爾特拉這樣的巨頭差距很大，但從FPGA規(guī)模上看，已經(jīng)超出現(xiàn)有的國產(chǎn)FPGA一大截的水平，對于一些特殊領(lǐng)域來說，已經(jīng)可以解決部分有無的問題。

　　FPGA是一種非常重要的芯片

　　FPGA是現(xiàn)場可編程門陣列，簡單的說就是一個可以在其上編程的芯片，用戶可以在FPGA上編程實現(xiàn)一個特殊的硬件加速算法。目前，這種芯片主要有三個應(yīng)用方向。

　　一是用在各自軍用裝備上。一個大型相控陣?yán)走_有幾千個TR組件，幾個TR組件組成一個小的處理單元對信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換和預(yù)處理，每個單元就含一個FPGA，用來做數(shù)據(jù)處理。紅外設(shè)備上也需要FPGA，美國國防后勤局就曾采購過賽靈思的FPGA用于監(jiān)視、偵察和火控系統(tǒng)中紅外傳感器的數(shù)據(jù)處理。

　　二是用在通信設(shè)備商。比如華為和中興的多種通信設(shè)備，通信基站其實就是一個小相控陣，這就必須采用FPGA進行數(shù)據(jù)處理。現(xiàn)有的通信設(shè)備也離不開FPGA，比如前段時間美國制裁中興通訊，F(xiàn)PGA也位列制裁名單之上，而華為和中興所需的FPGA大多依賴于從賽靈思和阿爾特拉等美國公司進口。可以說，如果美國在FPGA上卡中國脖子，中國5G通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)勢必會受到一定影響。

　　三是芯片設(shè)計公司用來仿真。FPGA有一個稱呼叫做“萬能芯片”，也就是把代碼燒進去，就可以把FPGA變成所需要的芯片。這一特性使FPGA被廣泛用于芯片仿真。什么意思呢?比如龍芯設(shè)計了一款CPU，要拿去流片的話，萬一流片失敗，很可能就是數(shù)百萬美元的損失。在這種情況下，那就把代碼燒進FPGA來測試一下，通過這種測試發(fā)現(xiàn)問題解決問題，降低流片風(fēng)險。

　　也許有人會說，既然是“萬能芯片”，直接買FPGA把代碼燒進去不就得了，何必專門去流片呢?這主要是因為FPGA價格非常貴，像國內(nèi)IC設(shè)計公司從賽靈思采購的FPGA，高端產(chǎn)品要40多萬元人民幣一片，而英特爾普通的CPU(PHI那種例外)，一般也就幾百、幾千上萬元人民幣。另外，F(xiàn)PGA燒進代碼后主頻也很低，一般在100MHz左右，作為對比英特爾、AMD 最新CPU的主頻都在4G左右。因此，F(xiàn)PGA更多的被用于仿真，以降低CPU流片的風(fēng)險。

　　另外，在醫(yī)療領(lǐng)域，F(xiàn)PGA被用于聲波檢測儀、CT掃描儀、核磁共振等設(shè)備。而隨著物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子、機器人、無人駕駛的興起，F(xiàn)PGA可能會獲得更為廣泛的應(yīng)用。

　　本次技術(shù)突破實現(xiàn)了技術(shù)上的飛躍

　　進入FPGA這個行業(yè)的門檻很高。過去十多年時間里，Intel、IBM、摩托羅拉、飛利浦、東芝、三星等60多家公司曾試圖涉足該領(lǐng)域，除Intel以167億美元收購阿爾特拉成功進軍該領(lǐng)域之外，其余公司紛紛折戟沉沙。國內(nèi)曾經(jīng)的領(lǐng)頭羊，京微雅格在承接了核高基項目之后，還是陷入了經(jīng)營困難，最后人才大量流失到國內(nèi)其他FPGA公司中。

　　FPGA之所以這么難，主要是因為市場容量小，巨額投資收回成本難;行業(yè)高度集中，后發(fā)者很難和巨頭對抗;賽靈思、阿爾特拉兩家引領(lǐng)者修筑專利壁壘，堵塞后進道路;FPGA的特殊性必須拼高端，直接與巨頭拼刺刀，無法走先低價搶占低端市場，再一步一步走向中高端的發(fā)展模式。

　　正是因此，全球FPGA市場基本被美國“2大2小”四家公司壟斷。國內(nèi)FPGA廠商大多處于比較艱難的發(fā)展階段，市場份額很低，同創(chuàng)國芯董事長祝昌華在一次發(fā)布會上曾表示：“全球FPGA芯片市場規(guī)模大約50億美元左右，其中中國約15億美元。由于行業(yè)的技術(shù)以及資本門檻比較高，美國廠商占據(jù)了壟斷地位，在中國15億美元的市場當(dāng)中，國產(chǎn)FPGA產(chǎn)品所占市場份額約2%?！?/p>

　　除了市場份額低之外，國內(nèi)廠商在技術(shù)水平上和國外大廠的差距也很大。雖然國內(nèi)FPGA廠商有百家爭鳴之勢，但基本分布在中低端市場，大多是一些1000萬門級左右的FPGA，少數(shù)達到2000萬門級的FPGA雖然也有自主研發(fā)的，但大多是逆向工程的產(chǎn)物，或商業(yè)收購的結(jié)果，比如京微雅閣就依靠美國CSwitch公司開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的Tile架構(gòu)。

　　本次中國電科的3500萬門級FPGA和中國電子7000萬門級FPGA，則是非常振奮人心的技術(shù)突破。雖然具體參數(shù)還有待進一步披露，但在規(guī)模上，相對于國內(nèi)眾多商業(yè)公司，已經(jīng)是一騎絕塵了，已經(jīng)可以滿足很多領(lǐng)域的使用需要，解決有無問題。比如某新銳戰(zhàn)機上的有源相控陣?yán)走_，就采用了體制內(nèi)單位設(shè)計的自主FPGA。

　　因此，本次中國電子和中國電科取得技術(shù)突破意義非常大，解決特定領(lǐng)域的卡脖子問題，畢竟十幾萬、幾十萬一片的芯片不像英特爾的CPU那樣，民間有大量庫存，何況軍品和民品也有很大差別。一旦發(fā)生緊急情況，現(xiàn)有庫存消耗殆盡的情況下，將嚴(yán)重影響高精尖武器和信息化裝備的補充。

　　雖然在很多方面，自主FPGA已經(jīng)解決了有無的問題。不過，在商用領(lǐng)域，體制內(nèi)單位的FPGA還很難替換掉賽靈思和阿爾特拉的產(chǎn)品。畢竟在性能上，國內(nèi)單位和賽靈思、阿爾特拉的FPGA差距還是非常大的。業(yè)內(nèi)人士很明確的表示，自主FPGA還是頂不上去，目前只能用美國的FPGA。

　　結(jié)語

　　一直以來，中國寄希望于從國外收購技術(shù)。然而，紫光海外收購或合資的失利已經(jīng)證明了，這條路走不通。正是因此，紫光最后選擇了從中國臺灣、韓國、日本挖人，走自主研發(fā)之路。就FPGA來說，實踐也證明，技術(shù)引進之路走不通。

　　即便Canyon Bridge都已經(jīng)和萊迪思談妥了，但依然遭遇美國外國投資委員會的審查。由于萊迪思也非常愿意被Canyon Bridge收購，一再申請放行。只不過，萊迪思的苦苦哀求遇上了特朗普，特朗普動用總統(tǒng)特權(quán)將收購的希望徹底破滅。

　　本次中國電子和中國電科在FPGA上取得的成績，則充分說明了，自主研發(fā)的路是完全能夠走通的。一些專家和領(lǐng)導(dǎo)“技術(shù)引進失敗，才選擇自主研發(fā)”，“把自主技術(shù)當(dāng)作與國外合資的籌碼，一旦合資立馬把自主技術(shù)拋開”的思路和做法是值得反思的。