中科亿海微探路自主FPGA可控芯片:未来不再被西方“卡脖子”

2020-03-04 08:46:31 来源:网易科技
FPGA芯片,一个特别专业又烧钱的领域。

在网易科技的《致前行者》节目中,魏少军、赵伟国和杨澜曾谈到2018年中国进口芯片3120多亿美元,相当于石油、钢铁、粮食进口的总额,可见芯片行业的重要性。对于一般大众来说,往往只知道CPU(中央处理器)和GPU(图形处理器),却忽视了数字核心处理芯片家族还有另外一名“成员”—FPGA

资料显示,FPGA全称是Field Programmable Gate Arrays(现场可编程门阵列),通过现场对芯片进行硬件编程来实现不同的电路功能,被誉为“万能芯片”。FPGA广泛应用于航空航天、通信、工业控制、计算和存储、汽车电子、医疗器械、仪器仪表、广播和消费电子等行业,是新兴的大数据、云计算、5G人工智能和自动驾驶等领域不可或缺的重要元器件。

高度垄断的FPGA芯片行业

据了解,FPGA芯片的技术门槛非常高,一直处于美国公司的垄断之下。处于领跑地位的赛灵思在该领域深耕了30多年,积累了丰富的技术和经验,建立了完整的FPGA生态环境,与Intel、Lattice、Microsemi等公司一起形成了坚实的壁垒,具有绝对的技术优势。

在这个高度垄断的FPGA芯片行业,中国还处于后发且弱势的地位。在2010年左右,随着FPGA部分专利技术开始到期以及国内对FPGA芯片重要性认识的进一步提高,中国才逐渐出现了几家FPGA芯片设计企业。

在第二届丝路商业航天大会上发布的“2019商业航天30强”榜单中,我们看到了一家研发FPGA芯片的公司——中科亿海微。网易科技借此专访了中科亿海微公司总裁魏育成博士。

中科亿海微公司总裁魏育成博士

据介绍,魏育成博士多年致力于航空遥感载荷系统集成与服务、地理空间大数据处理分析、人工智能芯片等领域的科技成果转化和产业化应用推广的工作。

谈及为何他领导的中科亿海微公司会选择FPGA芯片领域时,魏育成博士对网易科技表示,中科亿海微的技术团队源于中科院电子所,2017年团队创业时已经在研究所有十余年的全正向FPGA设计经验,公司成立后仍然坚持自主可控的正向设计技术路线。这条路对于初创企业而言,一开始会比较艰难,因为团队除了要掌握硬件电路设计方法,还要有自主的架构设计以及EDA软件工具设计能力,与一些FPGA创业公司采用的“跟随”和“仿制”策略相比,中科亿海微走的道路对团队的要求更高,但相比而言,“困难的事情容易成功”——为了让中国人的FPGA在世界上占有一席之地,需要首先把基础打扎实。

他坦言:“FPGA这一类通用逻辑芯片长期以来是我国‘卡脖子’的问题,目前国内市场95%以上的FPGA产品是美国的公司在提供,一旦美方禁运,后果不堪设想”。有鉴于此,中科亿海微公司致力于自主设计芯片架构、电路和EDA软件,同时选择国内流片以及封测工艺,以期实现FPGA芯片的自主可控。

据魏博士介绍,中科院电子所早在2005年就开始了FPGA学科布局,组建了可编程芯片与系统研究室,2017年顺应国家创新驱动发展战略,研究室整体转制成立中科亿海微公司,致力于FPGA科技成果的产品化和产业化。因此中科亿海微虽是一支市场上的新生力量,但拥有15年的自主FPGA芯片研制技术积累,形成了一支涵盖集成电路硬件设计、软件设计、测试、搞辐照加固、可靠性保障、产品应用推广等技术方向的研发团队,其中博士和硕士占比55%,高级专业技术职务人员占比达到了12%。

2019年,中科亿海微也完成了A轮融资。

砺志创芯 产业报国

FPGA芯片跟航天领域是如何结缘的呢?魏育成博士表示,在外太空环境下,芯片是很脆弱的,尤其对含有大量SRAM存储单元的FPGA芯片。因为外太空存在大量的带电离子和宇宙射线,会对芯片会造成硬损伤或软错误,从而对系统载荷造成极大的影响。普通的商业级FPGA芯片在外太空中无法保障长期可靠工作,因此需要进行抗辐照加固设计的宇航级高可靠FPGA芯片

多年来,国内航天、国防等领域对FPGA芯片高度依赖进口,使用成本极高。对于很多商业航天来说,其本身卫星的成本就不高,如果大量使用国外宇航级芯片,成本就会hold不住。同时受瓦森纳条约的限制,国外的高可靠FPGA芯片对中国是禁运的。因此,打造低成本、高可靠的FPGA芯片是商业航天现阶段的痛点。在这种情况下,中科亿海微研制成功300万门级ER2C3000-H型高可靠FPGA芯片,抗单粒子翻转能力可以提升1~2个数量级,可以满足商业航天的特殊需求。

除了航天领域,中科亿海微还瞄准军工、信息安全、工业控制、现代通信等行业应用需求,不断提升企业技术创新能力,扩展FPGA产品类型,2019年成功研制出基于国产先进工艺的FPGA IP核,同时研制出高性价比的千万门级FPGA和高性能功耗比的百万门级FPGA系列产品,可以满足更多的行业应用需求。

据介绍,“砺志创芯 产业报国”是亿海微的核心价值观,未来,亿海微的目标也是希望把产品、服务、创新做到极致,魏育成表示:“我们的理想是经过5至10年的努力让中国人的FPGA在世界上有一席之地。”


 


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