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国产FPGA取得突破 中国FPGA不再受制于人

日前,在一次军民融合展会上,中国电科下属单位展示了完全正向设计的3500万门级FPGA。随后,中国电子下属单位公开宣布成功研发7000万门级FPGA。在特朗普亲自否决传说中有中资背景,总部在美国的私募基金CanyonBridge收购美国FPGA设计公司莱迪思之后,中国电科和中国电子在FPGA上取得的技术突破非常振奋人心。

虽然这两款FPGA和赛灵思、阿尔特拉这样的巨头差距很大,但从FPGA规模上看,已经超出现有的国产FPGA一大截的水平,对于一些特殊领域来说,已经可以解决部分有无的问题。

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FPGA是一种非常重要的芯片

FPGA是现场可编程门阵列,简单的说就是一个可以在其上编程的芯片,用户可以在FPGA上编程实现一个特殊的硬件加速算法。目前,这种芯片主要有三个应用方向。

一是用在各自军用装备上。一个大型相控阵雷达有几千个TR组件,几个TR组件组成一个小的处理单元对信号进行数模转换和预处理,每个单元就含一个FPGA,用来做数据处理。红外设备上也需要FPGA,美国国防后勤局就曾采购过赛灵思的FPGA用于监视、侦察和火控系统中红外传感器的数据处理。

二是用在通信设备商。比如华为和中兴的多种通信设备,通信基站其实就是一个小相控阵,这就必须采用FPGA进行数据处理。现有的通信设备也离不开FPGA,比如前段时间美国制裁中兴通讯,FPGA也位列制裁名单之上,而华为和中兴所需的FPGA大多依赖于从赛灵思和阿尔特拉等美国公司进口。可以说,如果美国在FPGA上卡中国脖子,中国5G通信网络建设势必会受到一定影响。

三是芯片设计公司用来仿真。FPGA有一个称呼叫做“万能芯片”,也就是把代码烧进去,就可以把FPGA变成所需要的芯片。这一特性使FPGA被广泛用于芯片仿真。什么意思呢?比如龙芯设计了一款CPU,要拿去流片的话,万一流片失败,很可能就是数百万美元的损失。在这种情况下,那就把代码烧进FPGA来测试一下,通过这种测试发现问题解决问题,降低流片风险。

也许有人会说,既然是“万能芯片”,直接买FPGA把代码烧进去不就得了,何必专门去流片呢?这主要是因为FPGA价格非常贵,像国内IC设计公司从赛灵思采购的FPGA,高端产品要40多万元人民币一片,而英特尔普通的CPU(PHI那种例外),一般也就几百、几千上万元人民币。另外,FPGA烧进代码后主频也很低,一般在100MHz左右,作为对比英特尔、AMD 最新CPU的主频都在4G左右。因此,FPGA更多的被用于仿真,以降低CPU流片的风险。

另外,在医疗领域,FPGA被用于声波检测仪、CT扫描仪、核磁共振等设备。而随着物联网、汽车电子、机器人、无人驾驶的兴起,FPGA可能会获得更为广泛的应用。

本次技术突破实现了技术上的飞跃

进入FPGA这个行业的门槛很高。过去十多年时间里,Intel、IBM、摩托罗拉、飞利浦、东芝、三星等60多家公司曾试图涉足该领域,除Intel以167亿美元收购阿尔特拉成功进军该领域之外,其余公司纷纷折戟沉沙。国内曾经的领头羊,京微雅格在承接了核高基项目之后,还是陷入了经营困难,最后人才大量流失到国内其他FPGA公司中。


FPGA之所以这么难,主要是因为市场容量小,巨额投资收回成本难;行业高度集中,后发者很难和巨头对抗;赛灵思、阿尔特拉两家引领者修筑专利壁垒,堵塞后进道路;FPGA的特殊性必须拼高端,直接与巨头拼刺刀,无法走先低价抢占低端市场,再一步一步走向中高端的发展模式。

正是因此,全球FPGA市场基本被美国“2大2小”四家公司垄断。国内FPGA厂商大多处于比较艰难的发展阶段,市场份额很低,同创国芯董事长祝昌华在一次发布会上曾表示:“全球FPGA芯片市场规模大约50亿美元左右,其中中国约15亿美元。由于行业的技术以及资本门槛比较高,美国厂商占据了垄断地位,在中国15亿美元的市场当中,国产FPGA产品所占市场份额约2%。”

除了市场份额低之外,国内厂商在技术水平上和国外大厂的差距也很大。虽然国内FPGA厂商有百家争鸣之势,但基本分布在中低端市场,大多是一些1000万门级左右的FPGA,少数达到2000万门级的FPGA虽然也有自主研发的,但大多是逆向工程的产物,或商业收购的结果,比如京微雅阁就依靠美国CSwitch公司开发出具有自主知识产权的Tile架构。

本次中国电科的3500万门级FPGA和中国电子7000万门级FPGA,则是非常振奋人心的技术突破。虽然具体参数还有待进一步披露,但在规模上,相对于国内众多商业公司,已经是一骑绝尘了,已经可以满足很多领域的使用需要,解决有无问题。比如某新锐战机上的有源相控阵雷达,就采用了体制内单位设计的自主FPGA。

因此,本次中国电子和中国电科取得技术突破意义非常大,解决特定领域的卡脖子问题,毕竟十几万、几十万一片的芯片不像英特尔的CPU那样,民间有大量库存,何况军品和民品也有很大差别。一旦发生紧急情况,现有库存消耗殆尽的情况下,将严重影响高精尖武器和信息化装备的补充。

虽然在很多方面,自主FPGA已经解决了有无的问题。不过,在商用领域,体制内单位的FPGA还很难替换掉赛灵思和阿尔特拉的产品。毕竟在性能上,国内单位和赛灵思、阿尔特拉的FPGA差距还是非常大的。业内人士很明确的表示,自主FPGA还是顶不上去,目前只能用美国的FPGA。

结语

一直以来,中国寄希望于从国外收购技术。然而,紫光海外收购或合资的失利已经证明了,这条路走不通。正是因此,紫光最后选择了从中国台湾、韩国、日本挖人,走自主研发之路。就FPGA来说,实践也证明,技术引进之路走不通。

即便Canyon Bridge都已经和莱迪思谈妥了,但依然遭遇美国外国投资委员会的审查。由于莱迪思也非常愿意被Canyon Bridge收购,一再申请放行。只不过,莱迪思的苦苦哀求遇上了特朗普,特朗普动用总统特权将收购的希望彻底破灭。

本次中国电子和中国电科在FPGA上取得的成绩,则充分说明了,自主研发的路是完全能够走通的。一些专家和领导“技术引进失败,才选择自主研发”,“把自主技术当作与国外合资的筹码,一旦合资立马把自主技术抛开”的思路和做法是值得反思的。

(作者:铁流  本文为独家稿件,未经授权禁止转载)

风闻热评

王俊凯替我问出了多年的疑惑:酒那么难喝,你们为什么要喝酒?
月半川 :

因为酒不难喝呀。

我出生之后对我爸的记忆就不是很深,因为我爸是在船上工作的,当年中国的铁路和公路远不如现在发达,在水网密布的华东地区,很多货物运输必须依靠轮运。我爸在市里的轮运公司上班,一年休假只有90天。我爸对此经常挂在嘴边的一句话是:自古忠孝不两全,在外挣钱,顾及不到家也是没办法的。
童年里,我对父亲的理解是很模糊的。

90年代中后期,轮运公司的效益已经式微,基本上也没能扛过97年那一波大下岗。那年我爸在家待了挺长一段时间,不肯去上班了。最后的最后我妈逼着我爸回到船上,再后来轮运公司还没能熬过去,选择了倒闭。我爸幸而能按正式员工身份退了下来,也保住了一份退休金。

人回来了,家庭收入却出现了问题,毕竟退休年龄没到,钱是不够的。加之,家里孩子多,两个同时在上学,对于一个普通家庭而言,这份开销并不小。本来我爸是有一手木匠手艺的,但是学的是做桶,当塑料桶盆进入千家万户的时代,这门手艺也吃不了饭了。

那几年大概是他最辛苦的一段日子,因为他在骑人力三轮车,供两个孩子上学。

我忙着备战高考,他忙着蹬着三轮车养家糊口。

辛苦是值得的。高考结束,我一个人背着包离开了家。从我出生到18岁,一直没有离开小镇,小镇上从幼儿园到高中一应俱全。因为我赶上了80年代-90年代最后一波生育高峰,小镇的高中生源还够。只是毕业后没多久高中被撤销了。毕竟时代已经不一样了。

唯一没想到的时,高考之后,踏离故土就已经是千里之外。

从江苏来到了湖南,其中缘由不谈,和我爸接触的就更少了。当四年大学读完,回家的时候,我和我爸开玩笑:“我在家的时候,你在船上。你回来了,我又出去了。”
他也跟着呵呵的笑,当然,手里一定有根烟。

再后来,走上工作岗位,回家就更少,电话倒是没有忘记打。一般接电话的多是我妈,最后会把电话给我爸,我俩也不知道说什么,聊了两句,他就:你下次回来,我和你喝两杯。
这时候,我就很认真的回答他:“我又不喝酒,你也不喝酒。下次我回去给你带两条烟。”

我爸爱抽烟,不会喝酒,但是会做饭,因为我爷爷是厨师。虽然我爸盐会放的多,但是他确实是半个厨子。每次我爸都喜欢招呼家里亲戚,逗趣的说一句,来我家吃饭呀,喝两杯。
但是,他从来不喝酒,因为真不会喝。对此,我三个舅舅有点不大满意,他们都是一斤的量,每回被我爸一句喝两杯勾起了酒瘾,我爸却从来不喝,都是我妈陪着。

下次回来,我和你喝两杯呀!
算了吧,我俩都不能喝,我给你带两条烟。
好的,不要忘了。
嗯,那没事我挂了。
嗯,88

那年,因为工作关系我机缘巧合去了一家酒厂参加活动,酒厂送了我一瓶相当不错的酒,酒香醇厚,回味绵长。我很开心,我打电话回去说,我手里有瓶好酒,我俩真能喝两杯。

9月份,天气渐凉,我拧着酒从上海回去了。我爸难得也尝了一口酒。那酒是真的不错,毕竟是我看着从酒窖里挖出的酒糟蒸馏出来的,几百年的老窖,有历史沉淀下来的味道。我很高兴,毕竟这酒也不是市面上能随意买到的,我爸也很开心,毕竟儿子回来了。
临走的时候呀,我爸还和我道歉:今年的咸鸭蛋呛坏了,不然就让你带走了。

过完国庆,我打电话回去,告诉我爸,我国庆出去旅游在机场给他带了两条小熊猫。他告诉我他最近眼睛感染了,刚去眼科医院洗了眼睛。我说正好,到时候你用香烟补补身体。小熊猫的,不呛。
他说:好。

第二天,他爬梯子的时候摔下来了,我赶回去,夜里12点把他从医院接了回去,办了丧事。

下次回来,我和你喝两杯呀!
好呀,再喝两杯。

酒不难喝呀,喝着喝着你就习惯了,甜的不是人生,醇厚带辣才是。



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