紫光同創能否支撐起國產FPGA芯片的一片天空？

　　隨著微電子行業越來越多的自主品牌問世，與國外同類的差距持續縮小，其中部分甚至可以與國際巨頭一決高下，這，極大的提升了國內客戶的用戶體驗，如信息安全、安防監控、便攜式消費電子等領域。

　　在欣欣向榮的電子行業發展大背景下，FPGA這一特殊的行業也在默默變化著。大家都知道這個行業是西方發達國家對華重點禁運的領域，即使是買一顆只有幾十個邏輯單元的PLD也需要供應商做出口登記備案，極大影響了我國電子技術的發展速度。

　　在國家核高基項目重點支持的4大高端芯片中，CPU、DSP、存儲器都取得了極大的技術突破，似乎只有FPGA還沒有大規模國產化。在此多說一點，國外的廠商Xilinx，Altera，Lattice，Microsemi，在華商務發展的都不錯，大中華區占他們的年銷售比例都很高。筆者自己也是用Altera的器件多一些。

　　話說回來，Altera的產品從Flex到目前的Stratix10其產品性能都很不錯，尤其軟件的易用性。當你架構好設計的框架，其他就可以最大程度交給軟件了，當然時序約束是必要的。Xilinx則是在器件的布線上開放更多，這讓設計的性能與靈活性更有保證，對于性能敏感的用戶來說，這點就很吸引眼球。不過，目前在國內好像Altera的銷量壓過Xilinx一頭，可能與前者更接地氣的本土支持有關。

　　筆者之前雖然關注國產FPGA芯片，但是主要還是在用國外這幾家，直到上個月手頭接到一個新項目，需要用一顆FPGA實現H.264編碼的特殊算法，設計雖然支持1080P，但是，幀間預測要求要有特別的算法以實現最小的邏輯開銷，才算對國產FPGA器件的使用有了真正的了解。這個新項目對于器件的性價比，特別是性能要求不算很低，當我還在為選擇Cyclone4或Spartan6猶豫不決時，紫光同創的FAE打電話給我，說他們也在做FPGA，屬于清華紫光旗下。我之前知道的深圳有國微電子，在做國產化FPGA，FAE介紹說他們是同一家母公司，不過同創是單獨運營并且獨立研發的。

　　聽著這里，我頓感疑惑，FPGA的架構不是一朝一夕可以搞定的，特別是與軟件的配合。一致性行嗎?編譯可靠嗎?資源利用率行嗎?IP資源怎么樣?關鍵是公司運營能長久化嗎?

　　抱著試試看的態度，我答應了對方，他當場答應幫忙安裝一套軟件并提供一套開發樣板。紫光同創的FPGA開發軟件叫PDS，開發板叫“PGT 30GD EMO板”，板子做的中規中矩，雙網口，必要的外部接口，一顆主芯片。

　　我嘗試著將以前的代碼移植過來，打開操作軟件，界面與其他的EDA工具沒有什么特別之處，軟件綜合使用的是Synplifypro，布局布線是軟件自動完成，這也沒什么不同，最后完成產生下載配置文件。從綜合結果來看，相同的設計邏輯耗費比CycloneV要多些，但是也不突兀，可能與兩者的架構不同有關。

　　在PGT3G的數據手冊，筆者發現其最小邏輯單元稱”CLM”，采用的是LUT5輸入，為什么采用LUT5而不是流行的LUT6或LUT4?仔細研究了下，發現CLM包括4個LUT5與6個DD，CLM的LUT5可以用mux開關互聯，這樣在一些需要更寬數據及多路輸入的地方就可以實現同級互聯，用以減少傳輸delay。

　　這點還是深得我心的，我在設計時需要大量使用乘法器資源，PGT30G的乘法器資源相對較多，可實現乘加，乘加和，乘累加，乘法器可以實現預加累加器并帶有內部流水寄存器，并節省FPGA邏輯與塊RAM單元。

　　下載到開發板后器件的運行還算穩定，的確是超過了我的預期。但是，整個編譯時間略長，對操作系統支持也不算太友好，希望他們在將來能夠改善。

　　除了技術層面的切身體驗，企業的軟實力也是選擇國產器件最為重要的考慮因素。紫光同創作為紫光系一員，至少從資金層面上無后顧之憂。我擔心是一旦選用，其后續支持如何?因為FPGA行業是要軟件支撐硬件，如果編譯環節用戶體驗不好，這也是致命打擊。

　　若不談國家利益或安全，單從消費者角度，國產器件怎么與國外廠商同臺競技?筆者以為有以下兩點：一是產品替代，這主要是利用成本優勢取代國外產品，這條路比較容易切入，市場也很清晰，但很容易進入價格紅區;二是創新應用，這條路國外廠商也在開拓，就看誰更貼近客戶需求。國外大廠為了維持其高的利潤水平不斷提高工藝制程，導致器件邏輯容量越增越大，并且引導客戶跟隨著其創新的腳步一步步向前。其實在很多領域不一定采用高工藝制程的器件就更適合自己的設計應用，國內廠商應該努力打破這個壟斷，以性價比，差異化為客戶提供貼近實際應用的產品。

　　欣喜的是在與紫光同創技術人員聊天的過程中，他告訴我尋找產品差異化與外設的硬件化正是他們重點關注的方向。

　　在國產FPGA主力匱乏的賽場，還是希望紫光同創能夠支撐起一片天空。這不是喊喊口號就能拿出好的成績的，而是需要沉下心并耐得住寂寞。說實話，紫光同創的軟件略感單薄，但是每個步驟也還是扎扎實實，完成設計需求是沒問題的。希望紫光同創能夠迎難而上，提供質優價廉的產品，真正實現國貨當自強。

　　作為一名有閑又愛嘚嘚的工程師，最后還是忍不住想呼喊一句，同行們，是時候給國產FPGA芯片一個機會了!