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FPGA 的無限可編程性，使其無可爭議地成為電路設(shè)計最佳實踐平臺，尤其在電子產(chǎn)業(yè)智能化不斷深入、人工智能逐漸成為很多應(yīng)用端產(chǎn)品設(shè)計的技術(shù)路線的大背景下，FPGA 這種靈活而強大的產(chǎn)品在未來將擁有更廣闊的市場空間。這也就是 FPGA 越來越熱門的原因。

近十年以來，FPGA的技術(shù)沒有根本性進步，目前全球的FPGA市場仍以傳統(tǒng)市場為主，但是行業(yè)門檻較高，形成了技術(shù)壟斷的局面。可以說，技術(shù)壟斷，人才壟斷，資金投入門檻高是目前國內(nèi)FPGA產(chǎn)業(yè)發(fā)展的三個主要瓶頸，但是，客觀因素決定國內(nèi)必須將FPGA產(chǎn)業(yè)發(fā)展起來。

FPGA強大的并行計算能力、高能耗比、靈活的編程等優(yōu)勢。主要的挑戰(zhàn)來自于低功耗，高能效，如何處理這些問題需要從工藝來著手。

未來，物聯(lián)網(wǎng)，人工智能等新興領(lǐng)域，會推動FPGA產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的發(fā)展。

穎子

UAES 汽車電子硬件工程師

全球FPGA發(fā)展情況

從市場規(guī)模來看，全球FPGA近幾年基本維持在50億美元左右，應(yīng)用則以傳統(tǒng)通信市場為主，云計算、IoT等新興市場尚在培育期。

Xilinx、Altera、Lattice三家廠商營收始終位于全球前三甲，每年的營收、凈利潤增長以及毛利率都相對穩(wěn)定。

參加此次FPGA邀請賽高峰論壇的深圳市紫光同創(chuàng)電子有限公司營銷中心總經(jīng)理包朝偉表示，這三家廠商占據(jù)絕大部分的市場份額，尤其是Xilinx，長期占據(jù)行業(yè)龍頭位置，年產(chǎn)值超過23億美元，全球市場份額超過50%，且還在持續(xù)增長。

技術(shù)方面，近十年FPGA沒有根本性的進步，行業(yè)壟斷已經(jīng)形成。

Xilinx、Altera、Lattice、Microsemi等廠商共計擁有超過10000件專利，占總量60%以上，FPGA架構(gòu)和核心電路、應(yīng)用方案，基本被這幾家國外廠商專利網(wǎng)覆蓋，后進者發(fā)展受到極大限制。

資料顯示，Xilinx Virtex UltraScale Plus系列產(chǎn)品，采用16納米先進制程工藝，擁有超過28520萬門，Serdes速率為32.75Gbps ，即將開始量產(chǎn)，在技術(shù)上依舊領(lǐng)先競爭對手。

國內(nèi)現(xiàn)狀

FPGA市場國產(chǎn)化率非常低，政府部門國產(chǎn)應(yīng)用率不足30%，還有很大提升空間，商用市場國產(chǎn)化率就更低。

國內(nèi)廠商FPGA產(chǎn)品在中國市場的份額總計不足5%，只有紫光同創(chuàng)、安路等廠商在中低密度市場取得了一些成績。

不過，由于全球絕大部分FPGA專業(yè)人才集中在前幾家龍頭廠商，其它廠商人才匱乏，再加上FPGA開發(fā)需要最先進的制造封測工藝、軟件開發(fā)難度大、IP多且雜，需要大量應(yīng)用才能支撐市場，因此中國目前的發(fā)展存在嚴重滯后的問題。

當(dāng)然，這也是國內(nèi)廠商的發(fā)展機會。從信息、產(chǎn)業(yè)和國防安全等方面考慮，中國不僅需要自主FPGA，而且還需要將其快速國產(chǎn)化。在AI、IoT、5G快速發(fā)展和即將商用的情況下，預(yù)計將帶來龐大的FPGA增量市場，而這也是國內(nèi)廠商快速切入的時機。據(jù)悉，紫光同創(chuàng)Titan系列FPGA產(chǎn)品采用40納米制程工藝，擁有超過2500萬門，Serdes速率為6.25Gbps，目前已經(jīng)量產(chǎn)，并在通信、安全等中高密度市場逐步打開局面。

當(dāng)前，在國家大力支持集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的環(huán)境下，對于尚不夠強大的中國FPGA企業(yè)來說不失為黃金發(fā)展時機，如何把握機會快速做大做強將是對每一家企業(yè)的考驗。

全球FPGA市場發(fā)展前景展望

通常來說半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)是周期性行業(yè)，其周期一般為4到5年。但是隨著新技術(shù)和應(yīng)用的快速發(fā)展，現(xiàn)今半導(dǎo)體周期越來越短，且每一個周期都有典型應(yīng)用作為拉動點，比如過去的PC、后來的通信行業(yè)。FPGA也明顯符合這種規(guī)律。但不同的是，當(dāng)ASIC和ASSP蕭條的時候，往往迎來FPGA的大發(fā)展。2008年以來的金融危機使得半導(dǎo)體行業(yè)平均跌幅大于10%，但是市場數(shù)據(jù)卻顯示FPGA行業(yè)依然強勁增長。危機和低迷使ASIC和ASSP制造者為謹慎起見，不敢貿(mào)然推出新產(chǎn)品，避免巨大的NRE費用。而FPGA恰好能迎合這一需求。

當(dāng)今，半導(dǎo)體市場格局已成三足鼎立之勢，FPGA，ASIC和ASSP三分天下。市場統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，FPGA已經(jīng)逐步侵蝕ASIC和ASSP的傳統(tǒng)市場，并處于快速增長階段。

在全球市場中，Xilinx、Altera兩大公司對FPGA的技術(shù)與市場仍然占據(jù)絕對壟斷地位。兩家公司占有將近90%市場份額，專利達6000余項之多，而且這種壟斷仍在加強。同時，美國政府對我國的FPGA產(chǎn)品與技術(shù)出口進行苛刻的審核和禁運，使得國家在航天、航空乃至國家安全領(lǐng)域都受到嚴重制約。因此，研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的FPGA技術(shù)與產(chǎn)品對打破美國企業(yè)和政府結(jié)合構(gòu)成的壟斷，及國家利益意義深遠。

作為一種可編程邏輯器件，FPGA在短短二十多年中從電子設(shè)計的外圍器件逐漸演變?yōu)閿?shù)字系統(tǒng)的核心。伴隨半導(dǎo)體工藝技術(shù)的進步，FPGA器件的設(shè)計技術(shù)取得了飛躍發(fā)展及突破。通過FPGA器件的發(fā)展歷程來看，今后仍將朝下以下幾個方向發(fā)展：

　　•高密度、高速度、寬頻帶、高保密;
 

　　•低電壓、低功耗、低成本、低價格;
 

　　•IP軟/硬核復(fù)用、系統(tǒng)集成;
 

　　•動態(tài)可重構(gòu)以及單片集群;
 

　　•緊密結(jié)合應(yīng)用需求，多元化發(fā)展。