說完國外的FPGA生產商,接著我們盤點下國內的廠商。
FPGA(Field Programmable Gate Array)芯片基于可編程器件(PAL、GAL)發展而來,是半定制化、可編程的集成電路。因此FPGA素來有“萬能芯片”美譽。相比被固化不能修改的專用芯片(ASIC),FPGA因其可根據不同場景重新編程的特點,有靈活性高、開發周期短、小批量成本低的優勢,能更快的應用市場需求變化。對比CPU、GPU等通用芯片,FPGA并行計算效率更高、計算速度更快,功耗和延時更低。
無論是傳統的航空航天、通信、工業、消費電子等應用,還是新興的AI、5G通信、工業互聯網、自動駕駛、云計算、邊緣計算、物聯網市場,對FPGA的需求均在持續走高。從90年代起,中國學術界亦開始探索FPGA技術,復旦大學、中科院均為重要力量。到2010年后,安路科技、西安智多晶、紫光同創、廣東高云等我國知名FPGA企業先后成立。
在探索FPGA的歷程中,我國逐漸從反向設計階段走向正向設計,國內對FPGA的應用需求也在增長。但時至今日,國產廠商在全球FPGA代表玩家中依然排不上號。
FPGA是一個技術壁壘高的行業,半個IC設計公司+半個軟件公司,硬件結構復雜且良率低,軟硬協同再提研發難度。FPGA企業的硬件開發部分屬于典型的 IC 設計企業,與一般 IC 設計企業不同的是,由于FPGA硬件需要配套EDA軟件一起使用,FPGA 公司通 常需要自行研發適配自家硬件的EDA軟件,因此也算半個EDA軟件公司。由于FPGA版圖及布線復雜,硬件設計難度較大,加之軟件和硬件協同開發,系統工 程的難度再升級。
核心專利被頭部公司壟斷,國產廠商披荊斬棘艱難前行,專利有效期結束或帶來 轉機。在專利上國外廠商目前占據絕對優勢,Xilinx和Altera在FPGA領域的專利數近10,000個,而國產廠商如紫光同創專利數僅約200項,相差懸殊。未來隨著部分專利的有效期結束,及國產廠商在新專利上的突破,專利上的壟斷格局或 迎來轉機。
半導體產業鏈國產化程度低,硬件自主可控進程難以阻擋,國產當自強。產業鏈 角度來看,硬件產業鏈中目前自主可控程度較低,尤其在高端半導體設備和材料領域,未來產業鏈上下游國產替代進程的推進也將助力國產FPGA加速發展。硬件部分上游:EDA+IP。硬件開發用的EDA仍是Cadence、Synopsys 及Mentor Graphics,IP來源包括外部授權和內部開發。 硬件部分下游:代工廠+封測。其中代工廠國內廠商主要與臺積電及中芯國際合作,封測主要和日月光等合作。
國內 FPGA 廠商主要有 8 家:復旦微電子、成都華微電子、上海敖格芯、京微齊力、西安智多晶、高云半導體、安陸科技和紫光同創。
一、上海復旦微電子
上海復旦微電子于1998年在復旦大學逸夫樓成立,曾于2000年在港交所上市,2019年擬于A股上市,今年3月更換輔導機構沖刺科創板。
該公司在FPGA領域有近20年的研究和發展,是國內為數不多自主研發FPGA的研究機構。前期復旦微電子曾研制出的自主知識產權千萬門級FPGA產品,突破了在傳統集成電路設計基礎上的高可靠性設計,經測試其高可靠性能處于國際領先地位。
該系列產品已成功應用于我國衛星導航、載人航天等重大工程項目中。
在2018年5月第二屆中國高??萍汲晒灰讜?,復旦微電子發布新一代擁有自主知識產權的億門級FPGA產品,填補了國內超大規模億門級FPGA的空白,各類指標已達國際同類產品先進水平。
二、成都華微科技
成都華微科技是國家“909”工程集成電路設計公司和國家首批認證的集成電路設計企業,隸屬于中國電子信息產業集團,于2000年3月注冊。
該公司由華大集團、成都成電大學科技園、成都創新風投、成都華微員工團隊四家股東共同投資創辦,是位于成都的一家軍民融合企業,專業涉及微電子、計算機、通信、電子信息、軟件等相關領域。
成都華微科技主要從事可編程邏輯器件、系統級芯片、存儲器、AD/DA芯片、電源管理等器件開發,連續承擔國家“十一五”、“十二五”、“十三五”FPGA重大專項,可編程邏輯器件、高速高精度ADC/DAC領域居于國內領先地位。目前成都華微科技是中國電子信息產業集團的異構可編程片上系統的設計技術創新中心。
三、上海敖格芯
上海遨格芯微電子(AGM)成立時間比京微齊力早兩年,為一家中低端、低密度FPGA的芯片提供商。
該公司由來自美國硅谷知名可編程邏輯芯片企業的團隊和國內資深工程團隊創辦,以開發自主產權的編譯軟件開始,兼容切入現有FPGA軟件的生態鏈。
在看到智能手機風口后,AGM推出一款用于智能手機及物聯網的FPGA芯片,并通過了三星公司嚴格的供應商測試認證,成為三星Galaxy手機除萊迪斯外唯一備選的FPGA器件,實現了國內FPGA公司出口零的突破。
經過近幾年的產品迭代及市場擴展,AGM逐漸積累起較穩定的客戶,并形成面向CPLD、FPGA、FPGA+CPU、SoC等方向的多個產品線,產品覆蓋消費電子、工業、通信、AI計算等市場,成為國內FPGA領域表現亮眼的一匹“黑馬”。
四、京微齊力
京微齊力成立于2017年6月,定位是中國最優秀的國產FPGA及新一代異構可編程計算芯片的供應商。
其創始人兼CEO王海力本科畢業于國防科技大學計算機科學專業,碩士和博士畢業于清華大學計算機系EDA專業。
2015年年底,還在清華大學讀博士的王海力加入一家新成立的中外合資FPGA公司雅格羅技,這家公司在北京市引導資金的支持下于2010年更名為“京微雅格”。
2016年,前期開發產品市場推廣受阻、項目資金遲遲未落實等多重原因,致使京微雅格運營陷入困境,上百名員工離職。后在包括王海力在內的公司僅剩8名堅守員工二次創業成立了京微齊力,并取得了數輪融資。
重整旗鼓的京微齊力,在獲得京微雅格上百件專利和專有技術的授權及二次開發權后,不僅面向通信、工業、醫療等場景提供傳統FPGA芯片,還瞄準云端服務器、消費類智能終端等新興場景,研發新一代AI可編程芯片AiPGA、邊緣異構芯片HPA、嵌入式可編程eFPGA三大系列產品。
截至2019年9月,公司已實現銷售過千萬元,超過上一年全年。除已量產的40nm FPGA芯片外,該公司也在發力中高端FPGA產品,開始研發新一代28nm/22nm FPGA產品。
五、西安智多晶
2021年9月,小米旗下長江小米產業基金以227.7萬人民幣投資智多晶,持股9.26%,成為智多晶第四大股東。
智多晶的創始人賈紅也是清華學子,1982年考入清華大學核物理專業,1992年赴美讀書,到2012年與幾位志同道合的朋友一拍即合,回到陜北家鄉發展最快的西安高新區創業,成立智多晶,隨后還在北京設有EDA軟件研究中心。
智多晶曾于2013年10月正向研發出首款擁有自主知識產權的可編智能FPGA芯片,據說是全球除四家美國公司之外,第五個跨過技術門檻的團隊。
目前智多晶已實現55nm、40nm中密度FPGA的量產,并針對性推出了內嵌Flash、SDRAM等集成化方案產品,截至2018年已批量發貨2KK片,2019年芯片銷售額有望破1億元。
智多晶現有產品Seagull 1000系列CPLD芯片、Sealion 2000系列FPGA芯片等已受到市場認可,2017年以來累計出貨量逾一千萬片。
2020年,智多晶28nm工藝高端FPGA產品取得突破性進展,智多晶Seal 5000系列FPGA產品,采用CMOS電路結構 28nm工藝制程,能夠有效降低產品功耗、提升產品性能,并進一步完善公司的產品線。
其產品覆蓋市場包括LED驅動、視頻監控、圖像處理、智能儀表、工業控制、4G/5G通信網絡、數據中心等,已與富士通、諾瓦電子、??低暤榷嗉抑髽I建立合作關系,并開始研發測試智能人臉識別芯片。
六、高云半導體
廣東高云半導體在國內FPGA的知名度相對較高。其CEO朱璟輝和SVP宋寧都曾在萊迪斯工作。朱璟輝從清華大學畢業后,曾于1996年-2011年在萊迪斯任職,歷經七代FPGA產品的研發;宋寧在萊迪斯、Cadence均曾任職高級工程師。
目前其研發團隊逾百人,在硅谷、上海、濟南均建立了研發中心,核心技術人員平均從事核心FPGA軟件、硬件技術開發超過15年以上;其產品已經滲透到十多個行業中,在通信、工控、消費等領域得到應用。
自2014年成立以來,高云半導體堅持正向設計,先后推出晨熙、小蜜蜂兩個家族、4個系列的FPGA產品,涵蓋了11個型號、50多種封裝的芯片、自主知識產權EDA開發軟件并持續改進。
2015年一季度,該公司量產出國內第一塊產業化的55nm工藝400萬門的中密度FPGA芯片,并開放開發軟件下載;2016年第一季度又順利推出國內首顆55nm嵌入式Flash SRAM的非易失性FPGA芯片;2018年,高云宣布研發成功國內首款28nm中高密度FPGA芯片GW3AT-100。
2019年,高云半導體邁出向新興運算平臺拓展的重要一步,實現異構SoC FPGA的產品化,推出各種支持Arm、RISC-V軟/硬核的FPGA產品,在此基礎上高云半導體研發了GoAI解決方案,性能較單獨使用Cortex-M類微控制器提高了78倍以上。
七、上海安陸科技
2020年5月19日,在上海市科學技術獎勵大會上,上海安路科技自主完成的“基于混合粒度邏輯結構的自主FPGA研發和產業化”項目榮獲2019上海市科技進步獎三等獎。
安路科技成立于2011年,總部位于上海張江,2014年獲中信資本投資,2015年獲杭州士蘭微和深圳創維集團聯合投資,2017年獲華大半導體和上海科技戰略投資。
安路科技團隊已從2019年初的120人擴張到逾200人,量產及在研產品覆蓋高中低端,面向數據中心、AI、通信、工業控制、視頻監控等領域。
此前安路科技量產的中等性能FPGA芯片成功進入LED顯示屏控制卡市場和高清電視TCON控制卡市場,并計劃與國內通信企業展開深度合作。
其FPGA從55/40nm進入主流28nm工藝平臺,在器件性能和容量上也都有較大的提升,相應地對FPGA編譯軟件和IP也提高了要求,28nm器件預計在2020年批量供應。
在今年年初接受媒體采訪時,安路科技總經理文余波提到公司在滿足通信、工控需求外,少量芯片被放到消費電子市場,在報價等同于國際先進器件的情況下,客戶也愿意優先使用安路的芯片,給出的原因是安路的器件性能 好于國外競品、質量更好。
八、紫光同創
紫光同創、安路科技和高云半導體曾被臺媒稱為“國內FPGA三架馬車”。
紫光同創是紫光集團旗下紫光國微的子公司,成立于2013年,有十余年可編程邏輯器件研發經歷,布局覆蓋高中低端FPGA產品。
早在2015年,紫光同創就成功推出國內第一款實現千萬門級規模的全自主知識產權高性能FPGA芯片Titan系列,采用40nm工藝,可編程邏輯資源最高達18萬個,已廣泛應用于通信、信息安全等領域。
Titan系列高端FPGA產品PGT180H已向國內多家領先通信設備廠商批量供貨,該型號產品去年全年銷售額近1億元。
今年3月,紫光同創推出Logos-2系列高性價比FPGA,采用28nm CMOS工藝,相較上一代40nm Logos系列FPGA性能提升50%,總功耗降低40%,可滿足工業自動化、物聯網、視頻圖像處理等應用需求,已量產發貨。
紫光同創具備大規模FPGA全流程開發設計能力,產品市場覆蓋航天航空、通信網絡、信息安全、AI、數據中心、工業物聯網等領域。
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