國(guó)產(chǎn)FPGA要爭(zhēng)業(yè)界第三

王瑩

摘要：本文從介紹京微雅格的CME-C1（祥云）芯片入手，分析了國(guó)產(chǎn)FPGA突破面臨的機(jī)會(huì)和技術(shù)市場(chǎng)挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：FPGA；國(guó)產(chǎn)；京微雅格；40nm

DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2016.2.005

不久前，京微雅格（北京）科技有限公司（CME）在京召開(kāi)“國(guó)家科技重大專項(xiàng)核高基項(xiàng)目首顆高性能FPGA芯片暨京微雅格CME-C1（祥云）系列新品發(fā)布會(huì)”，宣布其面向大容量FPGA市場(chǎng)的“云”系列首款FPGA芯片，CME-C1（祥云）正式發(fā)布。

據(jù)悉，CME-CP采用TSMC（臺(tái)積電）40nm CMOS工藝，邏輯容量從30K～200K不等。該系列產(chǎn)品使用了全新的LUT 6架構(gòu)和32路全時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)行速度可達(dá)到700M Hz。此外，針對(duì)高速大容量市場(chǎng)的應(yīng)用需求，CME-C1還整合了高速Serdes接口，最高可達(dá)6.5 G，1333Mbps的硬核DDR2/3控制器和硬核PCle接口以及36*18的DSP處理器。

京微雅格董事長(zhǎng)兼CEO劉明博士稱，CME-C1是其“云”系列FPGA的第一顆芯片，也是納入“十二五”核高基重大科技專項(xiàng)的國(guó)家級(jí)創(chuàng)新項(xiàng)目。從2011年起，京微雅格就啟動(dòng)針對(duì)千萬(wàn)門級(jí)中高端FPGA產(chǎn)品的技術(shù)儲(chǔ)備和研發(fā)，包括面向較大容量的芯片架構(gòu)與軟件原型設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)多年的市場(chǎng)調(diào)研與技術(shù)積累，CME-C1終于成功研發(fā)并在2015年底順利通過(guò)各項(xiàng)性能測(cè)試。

“CME-C1可以被廣泛地應(yīng)用在廣播通信、國(guó)防軍工、金融安全、電力傳輸、儀器儀表等傳統(tǒng)領(lǐng)域，也可用在機(jī)器人、無(wú)人機(jī)、大數(shù)據(jù)等新興領(lǐng)域?！薄翱赡苣銈円沧⒁獾搅?，在此次媒體發(fā)布的背景板上武漢虹信通信、普天通信技術(shù)研究院是作為京微雅格CME-C1發(fā)布的合作單位出現(xiàn)的。其實(shí)，不光在通信領(lǐng)域，國(guó)防軍工、金融安全等CME-C1應(yīng)用的目標(biāo)領(lǐng)域，我們都做了長(zhǎng)期而廣泛的調(diào)研與評(píng)測(cè)，確保了CME-C1應(yīng)用的針對(duì)性與有效性，”劉明博士補(bǔ)充說(shuō)。

FPGA的優(yōu)勢(shì)

FPGA和CPU、內(nèi)存芯片并稱我國(guó)三大高端核心芯片。相較于ASSP和DASIC，F(xiàn)PGA在定制化、上市時(shí)間、工具成本、風(fēng)險(xiǎn)性、對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)的適應(yīng)性方面都具有優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)在FPGA有越來(lái)越多的應(yīng)用。而專用器件在制程工藝上較為落后，例如ASIC還停留在主流工藝65nm，先進(jìn)的FPGA比ASIC高出三代（即20nm）。

FPGA市場(chǎng)很好，據(jù)Gartner統(tǒng)計(jì)，從2014年2023年，F(xiàn)PGA的年均增長(zhǎng)率7%，涵蓋從通信到消費(fèi)類電子等。去年Intel斥資167億美元并購(gòu)了世界第二大FPGA廠商——Altera，就是看中了FPGA幾乎什么都可以做的機(jī)會(huì).因?yàn)镃PU和DSP功能在很多地方都可用到。CPU功能既可軟件編程也可硬件編程.但CPU主要軟件編程；FPGA是硬件編程，是軟件化的硬件，這是FPGA與CPU比較明顯的區(qū)別。Intel等業(yè)界企業(yè)認(rèn)為，今后IC是多核、異構(gòu)的系統(tǒng)級(jí)芯片，有CPU、GPU、內(nèi)存和FPGA等功能，還有IP核和接口。到2032年所有芯片都是可編程的。

技術(shù)研發(fā)像漫漫長(zhǎng)夜

目前我國(guó)是世界最大的FPGA市場(chǎng)，市場(chǎng)份額約占40%。但是由于專利限制，只有5家廠商做出商用FPGA，即美國(guó)的兩大兩小和中國(guó)的京微雅格。

本土FPGA的研發(fā)“像漫漫長(zhǎng)夜，當(dāng)時(shí)不知能否熬到現(xiàn)在?！眲⒚鞑┦炕貞浀馈ｉ_(kāi)始由于專利限制幾乎寸步難行，只好另辟蹊徑。所幸一些FPGA廠商的部分專利到期了，但僅僅這些還不夠，京微雅格在關(guān)鍵地方得到了幫助——一家初創(chuàng)公司路沒(méi)走通，京微雅格把他們的邏輯專利買回來(lái)，在此基礎(chǔ)上繼續(xù)研制。

當(dāng)然，摸出來(lái)的架構(gòu)還需要很長(zhǎng)時(shí)間的磨合，進(jìn)一步優(yōu)化性價(jià)比。經(jīng)過(guò)曲折道路和時(shí)間積累，才實(shí)現(xiàn)了目前的成果。

在戰(zhàn)略上，京微雅格現(xiàn)有的架構(gòu)可做到300K邏輯容量、28nm。公司正在預(yù)研新技術(shù)，甚至到10nm、7nm，將采用新架構(gòu)。硬件與軟件今年開(kāi)始分開(kāi)核算。近期硬件投入較大，因?yàn)楫a(chǎn)品多樣性是主要差距，需要更多更快地推出產(chǎn)品來(lái)滿足市場(chǎng)的需求。但FPGA 80%靠軟件，因此未來(lái)將加大軟件投入。

歡迎有民族情結(jié)的伙伴支持

目前，“我們?cè)谛阅苌喜粫?huì)差得很遠(yuǎn)。技術(shù)上有差距，但是差距不是很大?！眲⒚髡f(shuō)?！八晕覀冏畲蟮恼系K不是技術(shù)差距，而是產(chǎn)品的多樣性和市場(chǎng)成熟度?！?/p>

在多樣性方面，因?yàn)楦?jìng)爭(zhēng)對(duì)手有三十多年的歷史，一百多種芯片，可滿足各種各樣的需求。京微雅格才有7顆芯片。如果客戶需要十幾、二十幾種芯片，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手會(huì)進(jìn)行打包銷售。在產(chǎn)品成熟度方面，京微雅格需要磕磕碰碰的經(jīng)驗(yàn)積累，就像微軟Windows產(chǎn)品一樣，推出后有大量用戶使用，才能發(fā)現(xiàn)漏洞，不斷完善，日臻成熟。

在市場(chǎng)接受度方面，一般客戶用慣了某類產(chǎn)品，通常不愿意改，因?yàn)橐匦聦W(xué)一套東西。因此沒(méi)有絕對(duì)、必須的時(shí)候往往不會(huì)改?，F(xiàn)在國(guó)家強(qiáng)調(diào)國(guó)產(chǎn)替代、國(guó)產(chǎn)化。很多行業(yè)和領(lǐng)域，國(guó)家也規(guī)定必須用或者鼓勵(lì)用國(guó)產(chǎn)芯片，對(duì)京微雅格來(lái)說(shuō)是利好消息。“國(guó)產(chǎn)FPGA需要合作伙伴的支持，尤其需要那些有民族情結(jié)的合作伙伴的支持?！?/p>

京微雅格的其他兩個(gè)優(yōu)勢(shì)是：本土企業(yè)的特點(diǎn)是開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的能力較弱，希望原廠圍繞芯片把解決方案做出來(lái)，這對(duì)京微雅格是很大的挑戰(zhàn)，也會(huì)占用一定的資源，但是磨刀不誤砍柴工，功夫不負(fù)有心人，就像當(dāng)年聯(lián)發(fā)科給山寨手機(jī)帶來(lái)解決方案一樣，一旦做出來(lái)，客戶對(duì)京微雅格的依賴性會(huì)提高。另外本土公司在語(yǔ)言、文化、地域、時(shí)間上具有天然的優(yōu)勢(shì)。

具體地，京微雅格主打國(guó)防、安全、通信等和京微雅格匹配較好的客戶，改變客戶的使用習(xí)慣.另外在商業(yè)市場(chǎng)上，京微雅格也走在了前面，2015年出貨了幾十萬(wàn)塊芯片，今年又在做重大專項(xiàng).

此次CME-C1的推出不是定位于為做科研項(xiàng)目而作，而是在滿足國(guó)家重大科技項(xiàng)目的需求下結(jié)合市場(chǎng)而作.這次CME-C1剛剛上千萬(wàn)級(jí)，是為了滿足一部分客戶需求，因?yàn)橘Y源越多，如果用不出來(lái)就越浪費(fèi)。

C1的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是Xilinx的Virtex-6，也是采用TSMC的45nm工藝，二者性能幾乎相當(dāng)，部分性能京微雅格甚至更先進(jìn)，例如LVDS達(dá)到1.3G，Virtex-6是800M，Serdes客戶是6.5G，京微雅格是10G，DSP數(shù)值也更高。Altera Stratix Ⅳ的內(nèi)存和DSP數(shù)量等系統(tǒng)指標(biāo)也沒(méi)CME高。“無(wú)全兼容是最省事的替代。但我們要針對(duì)客戶需求實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)上的優(yōu)勢(shì)，例如客戶需要Serdes高速接口，值得買競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的高端器件。而我們的CP芯片已配上高速Serdes?！?/p>

要做FPGA第三大

中國(guó)FPGA市場(chǎng)占世界市場(chǎng)的40%，規(guī)模能夠支持2～3家本土FPGA廠商。但和實(shí)力雄厚的國(guó)際廠商的競(jìng)爭(zhēng)是很激烈的?！拔医?jīng)常鼓勵(lì)員工。1964年中國(guó)跨入核門檻，當(dāng)時(shí)有兩大兩小，美蘇是兩大，英法是兩小，中國(guó)是第五。但中國(guó)由于有了核保護(hù)傘，贏得了幾十年的建設(shè)時(shí)期?！苯裉霧PGA市場(chǎng)也有兩大兩小，兩大是Xilinx和Intel收購(gòu)的Altera，兩小是Lattice和Microsemi，京微雅格名列第五?！拔覀儽M量趕上去，爭(zhēng)取在2020年躋身世界第三！”