國產FPGA“祥云”達千萬門，京微雅格要爭業界第三

摘要：本文從介紹京微雅格的CME-C1(祥云)芯片入手，分析了國產FPGA突破面臨的機會和技術市場挑戰。

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

　　據悉，CME-C1采用了TSMC(臺積電)40nm CMOS工藝，邏輯容量從30K~200K不等。該系列產品使用了全新的LUT 6架構和32路全時鐘網絡，運行速度可達到700MHz。此外，針對高速大容量市場的應用需求，CME-C1還整合了高速Serdes接口，最高可達6.5 G，1333Mbps 的硬核DDR2/3控制器和硬核PCIe接口以及36*18的DSP處理器。

　　京微雅格董事長兼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的國家級創新項目。從2011年起，京微雅格就啟動針對千萬門級中高端FPGA產品的技術儲備和研發，包括面向較大容量的芯片架構與軟件原型設計，經過多年的市場調研與技術積累，CME-C1終于成功研發并在2015年底順利通過各項性能測試。

　　“CME-C1可以被廣泛地應用在廣播通信、國防軍工、金融安全、電力傳輸、儀器儀表等傳統領域，也可用在機器人、無人機、大數據等新興領域。”“可能你們也注意到了，在此次媒體發布的背景板上武漢虹信通信、普天通信技術研究院是作為京微雅格CME-C1發布的合作單位出現的。其實，不光在通信領域，國防軍工、金融安全等CME-C1應用的目標領域，我們都做了長期而廣泛的調研與評測，確保了CME-C1應用的針對性與有效性，”劉明博士補充說。

FPGA的優勢

　　FPGA和CPU、內存芯片并稱我國三大高端核心芯片。相較于ASSP和ASIC，FPGA在定制化、上市時間、工具成本、風險性、對新標準的適應性方面都具有優勢。現在FPGA有越來越多的應用。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，先進的FPGA比ASIC高出三代(即20nm)。

　　FPGA市場很好，據Gartner統計，從2014年2023年，FPGA的年均增長率7%，涵蓋從通信到消費類電子等。去年Intel斥資167億美元并購了世界第二大FPGA廠商——Altera，就是看中了FPGA幾乎什么都可以做的機會。因為CPU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比較明顯的區別。Intel等業界企業認為，今后IC是多核、異構的系統級芯片，有CPU、GPU、內存和FPGA等功能，還有IP核和接口。到2032年所有芯片都是可編程的。

技術研發像漫漫長夜

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

　　本土FPGA的研發“像漫漫長夜，當時不知能否熬到現在。”劉明博士回憶道。開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，京微雅格在關鍵地方得到了幫助——一家初創公司路沒走通，京微雅格把他們的邏輯專利買回來，在此基礎上繼續研制。

　　當然，摸出來的架構還需要很長時間的磨合，進一步優化性價比。經過曲折道路和時間積累，才實現了目前的成果。

　　在戰略上，京微雅格現有的架構可做到300K邏輯容量、28nm。公司正在預研新技術，甚至到10nm、7nm，將采用新架構。硬件與軟件今年開始分開核算。近期硬件投入較大，因為產品多樣性是主要差距，需要更多更快地推出產品來滿足市場的需求。但FPGA 80%靠軟件，因此未來將加大軟件投入。

歡迎有民族情結的伙伴支持

　　目前，“我們在性能上不會差得很遠。技術上有差距，但是差距不是很大。”劉明說。“所以我們最大的障礙不是技術差距，而是產品的多樣性和市場成熟度。”

　　在多樣性方面，因為競爭對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，競爭對手會進行打包銷售。在產品成熟度方面，京微雅格需要磕磕碰碰的經驗積累，就像微軟Windows產品一樣，推出后有大量用戶使用，才能發現漏洞，不斷完善，日臻成熟。

　　在市場接受度方面，一般客戶用慣了某類產品，通常不愿意改，因為要重新學一套東西。因此沒有絕對、必須的時候往往不會改。現在國家強調國產替代、國產化。很多行業和領域，國家也規定必須用或者鼓勵用國產芯片，對京微雅格來說是利好消息。“國產FPGA需要合作伙伴的支持，尤其需要那些有民族情結的合作伙伴的支持。”

　　京微雅格的其他兩個優勢是：本土企業的特點是開發設計的能力較弱，希望原廠圍繞芯片把解決方案做出來，這對京微雅格是很大的挑戰，也會占用一定的資源，但是磨刀不誤砍柴工，功夫不負有心人，就像當年聯發科給山寨手機帶來解決方案一樣，一旦做出來，客戶對京微雅格的依賴性會提高。另外本土公司在語言、文化、地域、時間上具有天然的優勢。

　　具體地，京微雅格主打國防、安全、通信等和京微雅格匹配較好的客戶，改變客戶的使用習慣。另外在商業市場上，京微雅格也走在了前面，2015年出貨了幾十萬塊芯片，今年又在做重大專項。

　　此次CME-C1的推出不是定位于為做科研項目而作，而是在滿足國家重大科技項目的需求下結合市場而作。這次CME-C1剛剛上千萬級，是為了滿足一部分客戶需求，因為資源越多，如果用不出來就越浪費。

　　C1的競爭對手是Xilinx的Virtex-6，也是采用TSMC的45nm工藝，二者性能幾乎相當，部分性能京微雅格甚至更先進，例如LVDS達到1.3G，Virtex-6是800M，Serdes客戶是6.5G，京微雅格是10G，DSP數值也更高。Altera Stratix IV的內存和DSP數量等系統指標也沒CME高。“完全兼容是最省事的替代。但我們要針對客戶需求實現系統上的優勢，例如客戶需要Serdes高速接口，值得買競爭對手的高端器件。而我們的C1芯片已配上高速Serdes。”

要做FPGA第三大

　　中國FPGA市場占世界市場的40%，規模能夠支持2~3家本土FPGA廠商。但和實力雄厚的國際廠商的競爭是很激烈的。“我經常鼓勵員工。1964年中國跨入核門檻，當時有兩大兩小，美蘇是兩大，英法是兩小，中國是第五。但中國由于有了核保護傘，贏得了幾十年的建設時期。”今天FPGA市場也有兩大兩小，兩大是Xilinx和Intel收購的Altera，兩小是Lattice和Microsemi，京微雅格名列第五。“我們盡量趕上去，爭取在2020年躋身世界第三!”

參考文獻：

　　[1]王瑩.國產FPGA向往春天.電子產品世界,2013(9):23-24

　　[2]王瑩.FPGA對可穿戴及移動具有天然優勢.電子產品世界,2014(5):19

　　[3]竇祥峰.基于京微雅格CAP系統的便攜式血氧儀應用技術方案.電子產品世界,2013(6):74

　　[4]CSIP.CSIP回顧和展望我國安全可靠關鍵軟硬件創新發展(2014-2015).電子產品世界,2015(5):19-20

　　[5]倪光南.發展自主可控的信息技術和產業.電子產品世界,2015(10):25

本文來源于中國科技期刊《電子產品世界》2016年第2期第21頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。