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中科億海微探路自主FPGA可控芯片：未來不再被西方“卡脖子”

2020-03-04 08:46:31 網(wǎng)易科技

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FPGA 芯片，一個特別專業(yè)又燒錢的領(lǐng)域。

在網(wǎng)易科技的《致前行者》節(jié)目中，魏少軍、趙偉國和楊瀾曾談到2018年中國進口芯片3120多億美元，相當(dāng)于石油、鋼鐵、糧食進口的總額，可見芯片行業(yè)的重要性。對于一般大眾來說，往往只知道CPU（中央處理器）和GPU（圖形處理器），卻忽視了數(shù)字核心處理芯片家族還有另外一名“成員”—FPGA。

資料顯示，FPGA全稱是Field Programmable Gate Arrays（現(xiàn)場可編程門陣列），通過現(xiàn)場對芯片進行硬件編程來實現(xiàn)不同的電路功能，被譽為“萬能芯片”。FPGA廣泛應(yīng)用于航空航天、通信、工業(yè)控制、計算和存儲、汽車電子、醫(yī)療器械、儀器儀表、廣播和消費電子等行業(yè)，是新興的大數(shù)據(jù)、云計算、5G、人工智能和自動駕駛等領(lǐng)域不可或缺的重要元器件。

高度壟斷的FPGA 芯片行業(yè)

據(jù)了解，FPGA 芯片的技術(shù)門檻非常高，一直處于美國公司的壟斷之下。處于領(lǐng)跑地位的賽靈思在該領(lǐng)域深耕了30多年，積累了豐富的技術(shù)和經(jīng)驗，建立了完整的FPGA生態(tài)環(huán)境，與Intel、Lattice、Microsemi等公司一起形成了堅實的壁壘，具有絕對的技術(shù)優(yōu)勢。

在這個高度壟斷的FPGA 芯片行業(yè)，中國還處于后發(fā)且弱勢的地位。在2010年左右，隨著FPGA部分專利技術(shù)開始到期以及國內(nèi)對FPGA 芯片重要性認(rèn)識的進一步提高，中國才逐漸出現(xiàn)了幾家FPGA 芯片設(shè)計企業(yè)。

在第二屆絲路商業(yè)航天大會上發(fā)布的“2019商業(yè)航天30強”榜單中，我們看到了一家研發(fā)FPGA 芯片的公司——中科億海微。網(wǎng)易科技借此專訪了中科億海微公司總裁魏育成博士。

中科億海微公司總裁魏育成博士

據(jù)介紹，魏育成博士多年致力于航空遙感載荷系統(tǒng)集成與服務(wù)、地理空間大數(shù)據(jù)處理分析、人工智能芯片等領(lǐng)域的科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用推廣的工作。

談及為何他領(lǐng)導(dǎo)的中科億海微公司會選擇FPGA 芯片領(lǐng)域時，魏育成博士對網(wǎng)易科技表示，中科億海微的技術(shù)團隊源于中科院電子所，2017年團隊創(chuàng)業(yè)時已經(jīng)在研究所有十余年的全正向FPGA設(shè)計經(jīng)驗，公司成立后仍然堅持自主可控的正向設(shè)計技術(shù)路線。這條路對于初創(chuàng)企業(yè)而言，一開始會比較艱難，因為團隊除了要掌握硬件電路設(shè)計方法，還要有自主的架構(gòu)設(shè)計以及EDA軟件工具設(shè)計能力，與一些FPGA創(chuàng)業(yè)公司采用的“跟隨”和“仿制”策略相比，中科億海微走的道路對團隊的要求更高，但相比而言，“困難的事情容易成功”——為了讓中國人的FPGA在世界上占有一席之地，需要首先把基礎(chǔ)打扎實。

他坦言：“FPGA這一類通用邏輯芯片長期以來是我國‘卡脖子’的問題，目前國內(nèi)市場95%以上的FPGA產(chǎn)品是美國的公司在提供，一旦美方禁運，后果不堪設(shè)想”。有鑒于此，中科億海微公司致力于自主設(shè)計芯片架構(gòu)、電路和EDA軟件，同時選擇國內(nèi)流片以及封測工藝，以期實現(xiàn)FPGA 芯片的自主可控。

據(jù)魏博士介紹，中科院電子所早在2005年就開始了FPGA學(xué)科布局，組建了可編程芯片與系統(tǒng)研究室，2017年順應(yīng)國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，研究室整體轉(zhuǎn)制成立中科億海微公司，致力于FPGA科技成果的產(chǎn)品化和產(chǎn)業(yè)化。因此中科億海微雖是一支市場上的新生力量，但擁有15年的自主FPGA 芯片研制技術(shù)積累，形成了一支涵蓋集成電路硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、測試、搞輻照加固、可靠性保障、產(chǎn)品應(yīng)用推廣等技術(shù)方向的研發(fā)團隊，其中博士和碩士占比55%，高級專業(yè)技術(shù)職務(wù)人員占比達到了12%。

2019年，中科億海微也完成了A輪融資。

礪志創(chuàng)芯產(chǎn)業(yè)報國

FPGA 芯片跟航天領(lǐng)域是如何結(jié)緣的呢？魏育成博士表示，在外太空環(huán)境下，芯片是很脆弱的，尤其對含有大量SRAM存儲單元的FPGA 芯片。因為外太空存在大量的帶電離子和宇宙射線，會對芯片會造成硬損傷或軟錯誤，從而對系統(tǒng)載荷造成極大的影響。普通的商業(yè)級FPGA 芯片在外太空中無法保障長期可靠工作，因此需要進行抗輻照加固設(shè)計的宇航級高可靠FPGA 芯片。

多年來，國內(nèi)航天、國防等領(lǐng)域?qū)?a href="http://www.xebio.com.cn/fpga" target="_blank" class="keylink">FPGA芯片高度依賴進口，使用成本極高。對于很多商業(yè)航天來說，其本身衛(wèi)星的成本就不高，如果大量使用國外宇航級芯片，成本就會hold不住。同時受瓦森納條約的限制，國外的高可靠FPGA 芯片對中國是禁運的。因此，打造低成本、高可靠的FPGA 芯片是商業(yè)航天現(xiàn)階段的痛點。在這種情況下，中科億海微研制成功300萬門級ER2C3000-H型高可靠FPGA 芯片，抗單粒子翻轉(zhuǎn)能力可以提升1~2個數(shù)量級，可以滿足商業(yè)航天的特殊需求。

除了航天領(lǐng)域，中科億海微還瞄準(zhǔn)軍工、信息安全、工業(yè)控制、現(xiàn)代通信等行業(yè)應(yīng)用需求，不斷提升企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力，擴展FPGA產(chǎn)品類型，2019年成功研制出基于國產(chǎn)先進工藝的FPGA IP核，同時研制出高性價比的千萬門級FPGA和高性能功耗比的百萬門級FPGA系列產(chǎn)品，可以滿足更多的行業(yè)應(yīng)用需求。

據(jù)介紹，“礪志創(chuàng)芯產(chǎn)業(yè)報國”是億海微的核心價值觀，未來，億海微的目標(biāo)也是希望把產(chǎn)品、服務(wù)、創(chuàng)新做到極致，魏育成表示：“我們的理想是經(jīng)過5至10年的努力讓中國人的FPGA在世界上有一席之地。”