目前国内外FPGA分别处于什么水平,发展趋势是怎么样的?

2019-04-19 08:59:15 来源:网络

FPGA 的无限可编程性,使其无可争议地成为电路设计最佳实践平台,尤其在电子产业智能化不断深入、人工智能逐渐成为很多应用端产品设计的技术路线的大背景下,FPGA 这种灵活而强大的产品在未来将拥有更广阔的市场空间。这也就是 FPGA 越来越热门的原因。

 

近十年以来,FPGA的技术没有根本性进步,目前全球的FPGA市场仍以传统市场为主,但是行业门槛较高,形成了技术垄断的局面。可以说,技术垄断,人才垄断,资金投入门槛高是目前国内FPGA产业发展的三个主要瓶颈,但是,客观因素决定国内必须将FPGA产业发展起来。

 

FPGA强大的并行计算能力、高能耗比、灵活的编程等优势。主要的挑战来自于低功耗,高能效,如何处理这些问题需要从工艺来着手。

 

未来,物联网人工智能等新兴领域,会推动FPGA产业和技术的发展。

 

颖子

UAES 汽车电子硬件工程师

全球FPGA发展情况

 

从市场规模来看,全球FPGA近几年基本维持在50亿美元左右,应用则以传统通信市场为主,云计算、IoT等新兴市场尚在培育期。

 

Xilinx、Altera、Lattice三家厂商营收始终位于全球前三甲,每年的营收、净利润增长以及毛利率都相对稳定。

 

参加此次FPGA邀请赛高峰论坛的深圳市紫光同创电子有限公司营销中心总经理包朝伟表示,这三家厂商占据绝大部分的市场份额,尤其是Xilinx,长期占据行业龙头位置,年产值超过23亿美元,全球市场份额超过50%,且还在持续增长。

 

技术方面,近十年FPGA没有根本性的进步,行业垄断已经形成。

 

Xilinx、Altera、Lattice、Microsemi等厂商共计拥有超过10000件专利,占总量60%以上,FPGA架构和核心电路、应用方案,基本被这几家国外厂商专利网覆盖,后进者发展受到极大限制。

 

资料显示,Xilinx Virtex UltraScale Plus系列产品,采用16纳米先进制程工艺,拥有超过28520万门,Serdes速率为32.75Gbps ,即将开始量产,在技术上依旧领先竞争对手。

 

 

国内现状

 

FPGA市场国产化率非常低,政府部门国产应用率不足30%,还有很大提升空间,商用市场国产化率就更低。

 

国内厂商FPGA产品在中国市场的份额总计不足5%,只有紫光同创、安路等厂商在中低密度市场取得了一些成绩。

 

不过,由于全球绝大部分FPGA专业人才集中在前几家龙头厂商,其它厂商人才匮乏,再加上FPGA开发需要最先进的制造封测工艺、软件开发难度大、IP多且杂,需要大量应用才能支撑市场,因此中国目前的发展存在严重滞后的问题。

 

当然,这也是国内厂商的发展机会。从信息、产业和国防安全等方面考虑,中国不仅需要自主FPGA,而且还需要将其快速国产化。在AI、IoT、5G快速发展和即将商用的情况下,预计将带来庞大的FPGA增量市场,而这也是国内厂商快速切入的时机。据悉,紫光同创Titan系列FPGA产品采用40纳米制程工艺,拥有超过2500万门,Serdes速率为6.25Gbps,目前已经量产,并在通信、安全等中高密度市场逐步打开局面。

 

当前,在国家大力支持集成电路产业发展的环境下,对于尚不够强大的中国FPGA企业来说不失为黄金发展时机,如何把握机会快速做大做强将是对每一家企业的考验。

 

全球FPGA市场发展前景展望

 

通常来说半导体产业是周期性行业,其周期一般为4到5年。但是随着新技术和应用的快速发展,现今半导体周期越来越短,且每一个周期都有典型应用作为拉动点,比如过去的PC、后来的通信行业。FPGA也明显符合这种规律。但不同的是,当ASIC和ASSP萧条的时候,往往迎来FPGA的大发展。2008年以来的金融危机使得半导体行业平均跌幅大于10%,但是市场数据却显示FPGA行业依然强劲增长。危机和低迷使ASIC和ASSP制造者为谨慎起见,不敢贸然推出新产品,避免巨大的NRE费用。而FPGA恰好能迎合这一需求。

 

当今,半导体市场格局已成三足鼎立之势,FPGA,ASIC和ASSP三分天下。市场统计数据表明,FPGA已经逐步侵蚀ASIC和ASSP的传统市场,并处于快速增长阶段。

 

在全球市场中,Xilinx、Altera两大公司对FPGA的技术与市场仍然占据绝对垄断地位。两家公司占有将近90%市场份额,专利达6000余项之多,而且这种垄断仍在加强。同时,美国政府对我国的FPGA产品与技术出口进行苛刻的审核和禁运,使得国家在航天、航空乃至国家安全领域都受到严重制约。因此,研发具有自主知识产权的FPGA技术与产品对打破美国企业和政府结合构成的垄断,及国家利益意义深远。

 

作为一种可编程逻辑器件,FPGA在短短二十多年中从电子设计的外围器件逐渐演变为数字系统的核心。伴随半导体工艺技术的进步,FPGA器件的设计技术取得了飞跃发展及突破。通过FPGA器件的发展历程来看,今后仍将朝下以下几个方向发展:

  •高密度、高速度、宽频带、高保密;
 

  •低电压、低功耗、低成本、低价格;
 

  •IP软/硬核复用、系统集成;
 

  •动态可重构以及单片集群;
 

  •紧密结合应用需求,多元化发展。

全部评论