引言：FPGA號(hào)稱“萬能芯片”，從技術(shù)角度講，它是可編程的產(chǎn)品，在不改變芯片本身硬件組成的情況下可反復(fù)使用。根據(jù)市場(chǎng)變化，在同樣載體上實(shí)現(xiàn)不同功能。聽起來很美好，但研發(fā)起來很困難，能做FPGA器件的廠商一定是大牛中的大牛，因?yàn)橄?a href="http://m.makelele.cn/tags/英特爾/" target="_blank">英特爾（Intel）、德州儀器（TI）這樣的半導(dǎo)體巨頭也曾嘗試進(jìn)入這個(gè)市場(chǎng)，但都因?yàn)檫@樣那樣的原因鎩羽而歸。目前，全球范圍內(nèi)能夠量產(chǎn)FPGA的企業(yè)屈指可數(shù)， Xilinx、Altera、Lattice和Microsemi都是大家耳熟能詳?shù)拿绹?guó)企業(yè)?？上驳氖牵瑢?duì)技術(shù)和資金要求極高，高門檻、高投入的 FPGA領(lǐng)域， 目前已有了中國(guó)企業(yè)的身影，其代表有京微雅格、同創(chuàng)國(guó)芯、安路、高云等，他們打破了FPGA市場(chǎng)國(guó)外寡頭壟斷的局面，盡管實(shí)力還較弱，但我們期待本土 FPGA廠商的春天盡快到來。

　　一、FPGA市場(chǎng)規(guī)模

　　2014年，全球FPGA市場(chǎng)總規(guī)模達(dá)到50億美金，其中，中國(guó)的市場(chǎng)份額有15億美金，中國(guó)市場(chǎng)占全球市場(chǎng)的三分之一。分析機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)2015年至2020年全球FPGA市場(chǎng)的年復(fù)合增長(zhǎng)率為9%，到2020年，全球FPGA 市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)84億美金。目前FPGA正處于一個(gè)加速增長(zhǎng)的市場(chǎng)勢(shì)態(tài)中，增長(zhǎng)幅度遠(yuǎn)大于其他芯片市場(chǎng)；同時(shí)，F(xiàn)PGA行業(yè)平均毛利可觀，據(jù)市場(chǎng)數(shù)據(jù)分析表明其行業(yè)平均毛利大于60%。FPGA行業(yè)也需要更大的市場(chǎng)規(guī)模，以吸引更多的使用者。預(yù)計(jì)隨著FPGA產(chǎn)量逐步增加，成本的進(jìn)一步降低，其市場(chǎng)份額將會(huì)持續(xù)增大。

　　圖1 2014-2020年全球FPGA市場(chǎng)規(guī)模

　　二、FPGA應(yīng)用市場(chǎng)

　　目前FPGA的主要應(yīng)用領(lǐng)域是通訊、工控、國(guó)防、消費(fèi)，近年來FPGA最引人關(guān)注的變化趨勢(shì)之一就是應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。

　　在FPGA傳統(tǒng)應(yīng)用市場(chǎng)方面，通信逐步實(shí)現(xiàn)高速、復(fù)雜協(xié)議，消費(fèi)電子應(yīng)用則注重低功耗、低成本。此外，F(xiàn)PGA還廣泛應(yīng)用于醫(yī)療電子、安防、視頻、工業(yè)自動(dòng)化、語音網(wǎng)絡(luò)、半導(dǎo)體制造設(shè)備以及家電等領(lǐng)域。

　　FPGA在工業(yè)中的應(yīng)用主要涉及四大領(lǐng)域，分別是馬達(dá)控制、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器視覺和機(jī)器人控制。以馬達(dá)控制為例，重點(diǎn)是需要降低噪音、減少震動(dòng) 、降低 EMI，同時(shí)獲得更高的控制精度和減少能源消耗等。

　　Xilinx公司最新的Virtex－6和Spartan－6 針對(duì)便攜醫(yī)療設(shè)備要求高性能、連接性、低功耗和低成本方面的需求進(jìn)行了優(yōu)化。下圖是基于Xilinx的FPGA的CT掃描儀、超聲診斷設(shè)備解決方案。

　　圖2 Xilinx 的CT掃描儀解決方案

　　Altera 公司推出的汽車安全駕駛前置攝像方案（見圖3）。

　　圖3 Altera汽車安全駕駛前置攝像方案

　　Microsemi公司推出的工業(yè)馬達(dá)控制方案（見圖4）。

　　圖4 Microsemi工業(yè)馬達(dá)控制方案。

　　三、FPGA市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)

　　目前在全球市場(chǎng)中，Xilinx、Altera兩大公司對(duì)FPGA的技術(shù)與市場(chǎng)仍然占據(jù)絕對(duì)壟斷地位。兩家公司占有將近90%市場(chǎng)份額，專利達(dá)6000余項(xiàng)之多；剩余市場(chǎng)份額主要被Lattice和Microsemi所占有，這兩家的專利也達(dá)3000多項(xiàng)。

　　2014年Xilinx、Altera兩大公司營(yíng)收分別為23.8億美元和19.3億美元；而2014年Lattice和Microsemi（僅FPGA部分）兩公司營(yíng)收為3.66億美元和2.75億美元。這前四大FPGA市場(chǎng)領(lǐng)先者幾乎壟斷了FPGA的市場(chǎng)份額。

　　FPGA 市場(chǎng)前景誘人，但是門檻之高在芯片行業(yè)里無出其右。全球有60多家公司先后斥資數(shù)十億美元，前赴后繼地嘗試登頂FPGA高地，其中不乏英特爾、IBM、德州儀器、摩托羅拉、飛利浦、東芝、三星這樣的行業(yè)巨鱷，但是最終登頂成功的只有位于美國(guó)硅谷的四家公司-Xilinx、 Altera、Lattice、Microsemi。上述4家公司手握9000余項(xiàng)專利，如此之多的技術(shù)專利構(gòu)成的技術(shù)壁壘當(dāng)然高不可攀。

　　FPGA技術(shù)上主要有四個(gè)難點(diǎn)：架構(gòu)設(shè)計(jì)、硬件實(shí)現(xiàn)、軟件開發(fā)以及應(yīng)用IP開發(fā)。如何突破FPGA四家巨頭在架構(gòu)上的專利限制是后進(jìn)入者首先得面對(duì)的問題，要想在FPGA市場(chǎng)上分一口肉，首先要做的就是技術(shù)專利的攻關(guān)。有了技術(shù)專利才有立足的根本。

　　在FPGA四大巨頭以絕對(duì)優(yōu)勢(shì)兵分天下之時(shí)，作為FPGA市場(chǎng)的后來者，本土FPGA廠商一面要攻克技術(shù)難點(diǎn)，一面又要研究專利文獻(xiàn)，規(guī)避人家已布局的專利，再把自己的技術(shù)通過申請(qǐng)專利明確所有權(quán)。

　　現(xiàn)在僅京微雅格，就已申請(qǐng)了160多項(xiàng)專利，布局了“山”“河”“云”“星”四個(gè)產(chǎn)品系列，正在從低端向中高端市場(chǎng)邁進(jìn)。其首創(chuàng)的可定制、可重構(gòu)、可編程的可配置應(yīng)用平臺(tái)（CAP—Configurable Application Platform）將FPGA /CPU//SRAM/ASIC/Flash/ADC以及其他功能模塊嵌入在單一芯片中，幫助客戶降低設(shè)計(jì)難度，提高產(chǎn)品的可靠性和性價(jià)比，受到市場(chǎng)的廣泛歡迎。

　　安路科技已量產(chǎn)ELF和EAGLE系列自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)可編程邏輯器件產(chǎn)品，相比國(guó)外同類FPGA芯片，提供更多邏輯資源、更高性能，更優(yōu)性價(jià)比。安路科技開發(fā)的全流程TD軟件系統(tǒng)和硬件芯片完美地結(jié)合在一起，提供了用戶從前端綜合到位流生成的完全開發(fā)平臺(tái)。公司在核心架構(gòu)、軟件算法和系統(tǒng)集成方面擁有多項(xiàng)核心技術(shù)專利。

　　同創(chuàng)國(guó)芯也在高端市場(chǎng)開始發(fā)力，以Titan高性能系列FPGA為主，定位于通信、信息安全、數(shù)據(jù)中心和醫(yī)療等市場(chǎng)，高性能Titan系列將是打破國(guó)外壟斷的拳頭產(chǎn)品。

　　廣東高云半導(dǎo)體科技股份有限公司于2015年3月首款55nm工藝千萬門級(jí)電路規(guī)模GW2A-55k芯片流片成功， 此舉標(biāo)志著在中密度FPGA芯片領(lǐng)域打破了國(guó)外壟斷，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。

　　盡管本土FPGA產(chǎn)業(yè)已看到些亮點(diǎn)，但我們不得不承認(rèn)國(guó)產(chǎn)FPGA產(chǎn)業(yè)才剛起步，與國(guó)際巨頭還存在較大的差距，不論從產(chǎn)品性能、功能、功耗、軟件、應(yīng)用支撐上都有差距。甚至成本上，我們的優(yōu)勢(shì)也不大。

　　FPGA是一個(gè)技術(shù)密集型的行業(yè)，沒有堅(jiān)實(shí)的技術(shù)功底，很難形成有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品，本土FPGA廠商任重而道遠(yuǎn)。

　　四、FPGA市場(chǎng)趨勢(shì)

　　FPGA 自從上世紀(jì)80年代中期被發(fā)明出來以后，已經(jīng)成為半導(dǎo)體市場(chǎng)上重要的核心器件之一。近10幾年來該產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了快速演進(jìn)，在器件性能、成本和開發(fā)理念等方面實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，深得系統(tǒng)設(shè)計(jì)和半導(dǎo)體設(shè)計(jì)工程師的喜愛。下一個(gè)十年，F(xiàn)PGA將向更靈活、多重IP化、系統(tǒng)級(jí)芯片發(fā)展，F(xiàn)PGA將持續(xù)書寫創(chuàng)新，在軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)、工藝創(chuàng)新、集成創(chuàng)新的引領(lǐng)下實(shí)現(xiàn)更大的價(jià)值，甚至有人說FPGA未來的前景甚至?xí)?a target="_blank">MCU更美好。

　　FPGA市場(chǎng)有以下趨勢(shì)：

　　1. 高密度、高速度、寬頻帶、高保密；

　　2. 低電壓、低功耗、低成本、低價(jià)格；

　　3. IP軟/硬核復(fù)用、系統(tǒng)集成；

　　4. 動(dòng)態(tài)可重構(gòu)以及單片集群；

　　5. 緊密結(jié)合應(yīng)用需求，多元化發(fā)展。

　　五、本土FPGA廠商機(jī)遇

　　中國(guó)需要自主的FPGA產(chǎn)業(yè)，這是無庸置疑的。FPGA產(chǎn)業(yè)在中國(guó)擁有巨大的市場(chǎng)潛力。中國(guó)的一些重要科研部門急需也長(zhǎng)期需要FPGA，用于國(guó)家安全和重點(diǎn)應(yīng)用，比如航天航空、信息安全、知識(shí)產(chǎn)品保護(hù)等；中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展將為集成電路提供穩(wěn)定的市場(chǎng)，集成電路的市場(chǎng)前景廣闊；此外，全球電子信息產(chǎn)品制造業(yè)向中國(guó)轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)仍在繼續(xù)。這些因素都將促進(jìn)中國(guó)FPGA需求量的增加。

　　為了滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防需求，打破美國(guó)的壟斷，中國(guó)政府多年來投入了數(shù)百億科研經(jīng)費(fèi)，通過逆向工程方式仿制美國(guó)對(duì)我禁運(yùn)的FPGA產(chǎn)品。但由于知識(shí)產(chǎn)權(quán)、生產(chǎn)工藝和軟件技術(shù)等多方面的限制，仿制品種有限，技術(shù)無法突破，還難以滿足國(guó)家安全的需要。隨著國(guó)際形勢(shì)的變化，通過走私進(jìn)口禁運(yùn)產(chǎn)品的渠道可能被切斷，進(jìn)口的關(guān)鍵芯片也可能被人為地嵌入后門通道或定時(shí)炸彈等模塊，嚴(yán)重危及國(guó)家安全。

　　近幾年隨著FPGA應(yīng)用市場(chǎng)的擴(kuò)大和競(jìng)爭(zhēng)格局的改變，為中國(guó)發(fā)展FPGA產(chǎn)業(yè)提供了機(jī)會(huì)。FPGA不僅可以幫助設(shè)計(jì)企業(yè)降低研發(fā)成本，而且可以幫助他們縮短開發(fā)周期。借助FPGA進(jìn)行設(shè)計(jì)，是電子企業(yè)規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)、搶占市場(chǎng)先機(jī)的有力手段。中國(guó)是整機(jī)系統(tǒng)的生產(chǎn)大國(guó)，中國(guó)的IC設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)也在蓬勃發(fā)展，這都為中國(guó)FPGA產(chǎn)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了十分有利的條件。以FPGA為硬件基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)平臺(tái)將有力地推動(dòng)中國(guó)企業(yè)自主創(chuàng)新，推動(dòng)中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型提升。

　　伴隨著集成電路芯片產(chǎn)業(yè)“中國(guó)強(qiáng)芯”的國(guó)家戰(zhàn)略提出，本土FPGA企業(yè)要把脈行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，要有全球化視眼，謀劃企業(yè)的發(fā)展，從全產(chǎn)業(yè)鏈布局。

　　搶占FPGA市場(chǎng)需要較強(qiáng)的生態(tài)環(huán)境來支持的，如何高效地打造生態(tài)鏈，是本土FPGA相關(guān)業(yè)者需要認(rèn)真思考的課題。

　　集成電路的發(fā)展最需要的是資金和人才，F(xiàn)PGA產(chǎn)品的開發(fā)周期長(zhǎng)、先期投入大，對(duì)資金的壓力可想而知；而且FPGA產(chǎn)品開發(fā)對(duì)團(tuán)隊(duì)的完整性要求也較高，如何建立一個(gè)比較齊全的開發(fā)團(tuán)隊(duì)并保證這個(gè)團(tuán)隊(duì)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定，對(duì)企業(yè)管理和運(yùn)營(yíng)資金來說都是不小的挑戰(zhàn)。

　　從全球來看，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)確實(shí)在走向平穩(wěn)期，未來會(huì)否進(jìn)入滯漲期不得而知，而中國(guó)市場(chǎng)機(jī)會(huì)最大。FPGA的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，我國(guó)七大戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，包括節(jié)能環(huán)保、新能源、新一代信息技術(shù)、新能源汽車等對(duì)于FPGA的應(yīng)用都存在諸多機(jī)會(huì)，對(duì)本土FPGA企業(yè)是一個(gè)很大的商機(jī)。

　　本土FPGA廠商要先固本，然后求發(fā)展。通過產(chǎn)業(yè)化的單點(diǎn)產(chǎn)品的技術(shù)及工藝突破。 來積聚自身生存的力量，以達(dá)成產(chǎn)品系列全面產(chǎn)業(yè)化的實(shí)現(xiàn)，趕上世界技術(shù)發(fā)展的步伐。在資金充裕條件下，要積極從全球引進(jìn)FPGA領(lǐng)域的高端領(lǐng)軍人才，逐步培養(yǎng)我國(guó)可編程技術(shù)的本土人才。國(guó)內(nèi)FPGA廠商也要以點(diǎn)帶面、加強(qiáng)整機(jī)企業(yè)對(duì)國(guó)產(chǎn)FPGA產(chǎn)業(yè)的牽引作用、借助國(guó)家重大項(xiàng)目推動(dòng)國(guó)產(chǎn)FPGA產(chǎn)業(yè)發(fā)展、適當(dāng)引入資本市場(chǎng)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

　　希望本土FPGA廠商繼續(xù)加大創(chuàng)新力度，在FPGA軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)、工藝創(chuàng)新、集成創(chuàng)新下實(shí)現(xiàn)更大的發(fā)展，我們期待本土FPGA產(chǎn)品進(jìn)入主流市場(chǎng)那一天早日到來。