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跨越35年的中美技术追击！中国FPGA八大金刚崛起( 七 )


跨越35年的中美技术追击！中国FPGA八大金刚崛起
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▲国产FPGA技术水平差距（图源：安路科技）
面对强大且分工明确的国际FPGA格局 ， 技术和市场突围都绝非易事 。 要缩短这些差距 ， 显然不能只靠埋头研发 。
首先 ， 高端FPGA必须攻克 。 毕竟美企垄断了绝大多数FPGA专利和市场 ， 日本、韩国以及欧洲各国又都没有先进的FPGA公司 ， 万一美国再下狠手升级出口管制措施 ， 我国通信业的建设很难避开高端FPGA缺货的影响 。
而要推进技术研发至少需抓住亮点 ， 一是采用更先进的制程工艺 ， 二是研发创新架构 。
制程工艺技术越先进 ， 同等芯片面积包含的晶体管数量越高 ， 可以大幅提升性能和降低功耗 ， 因而国际FPGA头部厂商已开始采用最先进制程工艺 。
但制程工艺越先进 ， 也意味着研发生产成本越来越高 ， 导致先进FPGA研发颇有“曲高和寡”的意味 。
当前最先进的国产FPGA还基于28nm工艺 ， 流片成本已经达到近千万人民币 ， 而留给国产FPGA的市场份额非常少 ， 如果砸钱攻关更先进制程节点 ， 不能回本的风险很大 。 因此政府以及更多资本的支持也尤为必要 。
另外从赛灵思和英特尔Altera两家寡头近年在FPGA领域的布局上 ， 我们可以看到先进FPGA已不再单纯依靠制程迭代来达到新的性能目标 ， 未来FPGA进化更多需要依靠芯片架构的创新 。 巨头在产品和市场布局上的一些新动向 ， 也为我国FPGA发展方向提供了一定的借鉴价值 。
除了改良硬件性能外 ， 配套软件工具的优化同样不容忽视 。
FPGA之所以偏“小众” ， 一个关键原因就是编程技术门槛高 。 FPGA需软硬件紧密配合才能真正发挥其性能 ， 其编程采用的verilog或VHDL硬件描述语言本身有难度 ， 在加上编程设计时需考虑应用场景的多样性、复杂性和效率 ， 编译难度令不少工程师头疼 。
国际主流企业的软件开发工程师配比已达到50% ， 而且赛灵思、英特尔Altera都在着力通过软件优化持续降低FPGA开发门槛 。
比如赛灵思去年推出统一软件平台Vitis ， 让软件开发者也能高效开发硬件；英特尔则亮出面向异构计算的大招 ， 其oneAPI让开发者可以跨CPU、GPU、FPGA、ASIC等多种架构进行产品开发 。
跨越35年的中美技术追击！中国FPGA八大金刚崛起
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▲赛灵思统一软件平台Vitis面向软件开发者
而国内企业普遍软件开发工程师配比偏低 ， 配套软件和工具也相对缺乏 ， 对上游的EDA等软件工具以及IP核心依赖程度较高 。 实现自主替代、提升国内FPGA产业竞争力 ， 显然也离不开国内生态上下游的共同努力 ， 离不开从EDA与IP核、芯片到应用的完整生态的构建 。
一些国内FPGA玩家已在为完善国产FPGA开发生态环境做出努力 。 例如近日 ， 紫光同创联合国内FPGA方案提供商芯驿电子（ALINX）共同推出国产入门级FPGA开发套件 ， 开发板加下载器套餐价格低至470元 ， 为初学者及高校学生、研究院所提供了更加低成本的FPGA开发平台 。
还有一个掣肘国内FPGA生态发展的关键要素——教育资源和人才的缺乏 。 有第三方数据统计 ， 美国FPGA工程师有三四十万 ， 而中国FPGA工程师仅有两三万 ， 约为美国的1/10 。
一方面 ， 硬件描述语言编程难度大、教育资源相对稀缺、开发成本高等壁垒 ， 将许多开发者拒在FPGA的门外 。 另一方面 ， 优秀的FPGA人才通常会集中在顶级FPGA企业 ， 国产FPGA势力暂时在招揽高端人才上不占优势 。
现有高端人才可以通过优化国内创新创业环境来招揽 ， 但人才缺口的贴补必须通过教育 。


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