數(shù)據(jù)中心、視頻圖像、消費類市場的增速較快。隨著通信、工業(yè)控制、機器人、視頻分析乃至消費類市場的發(fā)展，F(xiàn)PGA的市場規(guī)模更加龐大。近來也有觀點表達出FPGA欲取代CPU成為主芯片的可能，同時，投資大門檻高的FPGA在國產(chǎn)化方面能否持續(xù)堅挺地得到發(fā)展。69pesmc

CPU+FPGA用于機器人更靠譜 FPGA內(nèi)嵌于CPU是方向

最近有報道稱，F(xiàn)PGA具有更高的性能和更低功耗，將取代CPU、GPU成為機器人的主要芯片。對此，受訪者皆認為要想取代CPU和GPU的可能性不大，反而CPU+FPGA的架構(gòu)更為合適。這個架構(gòu)在數(shù)據(jù)中心的應用中也在大力推動。69pesmc

廣東高云半導體科技股份有限公司副總經(jīng)理兼首席技術(shù)官宋寧博士分析，從本質(zhì)上來說，CPU、GPU是串行運算，F(xiàn)PGA是并行運算，它們分別適合于解決不同性質(zhì)的問題。FPGA在機器人運動控制方面確實有很多獨到的優(yōu)勢。FPGA的高性能和低功耗體現(xiàn)在實現(xiàn)運動算法方面可以提供各種靈活的并行輸入，進行各種靈活的并行運算和處理。但一個系統(tǒng)往往包括并行與串行兩類工作任務，所以完全取代CPU和GPU可能性不大，而可能性比較大的是CPU+FPGA的架構(gòu)將被越來越廣泛地使用在機器人的應用中。
廣東高云半導體科技股份有限公司副總經(jīng)理兼首席技術(shù)官宋寧69pesmc

他繼續(xù)說道，這里衍生出來的一個新的發(fā)展方向是如何將CPU與FPGA集成到一片芯片中，從而提高性能并節(jié)約成本。 CPU+FPGA的架構(gòu)有三種實現(xiàn)方式: (1) 將CPU與FPGA集成到系統(tǒng)芯片中（SOC）；（2）將CPU嵌入到FPGA芯片中；(3) 將FPGA嵌入到CPU芯片中。69pesmc

（1）CPU在嵌入式系統(tǒng)中的應用有多年成熟的經(jīng)驗；而FPGA集成到系統(tǒng)芯片中還處于探索階段，目前還沒有廣泛的應用。因此，目前最常用的方法是將CPU嵌入SOC中，另加獨立的FPGA。69pesmc

（2）在FPGA產(chǎn)品中嵌入CPU，這樣的產(chǎn)品已經(jīng)出現(xiàn)在市場上很多年了，始終備受關(guān)注，但至今還沒能打開局面（到目前為止，這類產(chǎn)品的實際市場份額還很小）。究其原因，主要有三點：（1）芯片架構(gòu)及資源配置如何做到合理，尚需進一步探索；（2）在提高軟硬件平臺的成熟度、降低開發(fā)和調(diào)試的難度方面尚需繼續(xù)努力；(3) 相較于CPU獨立于FPGA芯片的設計方案，采用FPGA內(nèi)嵌CPU的方案在性能與成本上目前還沒有優(yōu)勢。69pesmc

（3）在CPU中嵌入FPGA的方案，目前剛剛開始在嘗試，將來發(fā)展如何還有待觀察。因此我們預計在今后一段時間內(nèi)，CPU/GPU與FPGA還是會分別應用在機器人控制中。69pesmc

高云一直在密切關(guān)注著這一市場，準備在合適的時間點，務實地推出FPGA內(nèi)嵌CPU的產(chǎn)品。
深圳市紫光同創(chuàng)電子有限公司營銷中心總監(jiān)兼市場部經(jīng)理竇祥峰69pesmc

“FPGA的靈活性與多功能和高性能特性為客戶提供整體的解決方案，的確方便了系統(tǒng)設計。同時也有的廠商FPGA集成了高性能的處理器與視頻處理單元，但是FPGA需要解決的是其Features與成本的平衡，也就是怎么契合廣大客戶的不同需求，如果定義在某個市場方向或客戶，那么FPGA的靈活性就沒了。所以到目前，取代CPU與GPU 為時過早?！鄙钲谑凶瞎馔瑒?chuàng)電子有限公司營銷中心總監(jiān)兼市場部經(jīng)理竇祥峰先生表示，F(xiàn)PGA的存在條件一直沒改變——暨器件的靈活性與設計的方便性。另一個角度，如果一個應用確定可以大規(guī)模使用，客戶必然選擇ASIC，但是這與FPGA的應用并不沖突，誰也說不好未來會發(fā)生什么? 如：市場有什么新需求，什么新協(xié)議出現(xiàn)，而這恰是FPGA可以覆蓋的。69pesmc

估算投資2億元，F(xiàn)PGA產(chǎn)品三年入市五年盈利有戲

FPGA的研發(fā)投入非常大，技術(shù)門檻也比較高，拓展市場也需要時間。但是國產(chǎn)FPGA的未來仍然深受行業(yè)期待。69pesmc

對國產(chǎn)FPGA的發(fā)展，高云半導體宋寧博士認為可以從三個方面來看：1.國家對FPGA的國產(chǎn)化是很重視的，包括京微雅格在內(nèi)的多家企業(yè)得到了國家的大力支持。2. 從FPGA市場的發(fā)展來看，中國是全球最大的FPGA市場，而且中國市場的年銷售額在全球銷售額中的比例在逐年增加。再加上FPGA在集成電路產(chǎn)品中的特殊地位，國產(chǎn)化是一個必然趨勢。3. 經(jīng)過多年的發(fā)展，國內(nèi)FPGA研發(fā)的人才已經(jīng)有了一定的儲備。目前國內(nèi)的FPGA人才，既有海歸的，也有本土培養(yǎng)的，人才的規(guī)模與水平已足以支撐有實力的FPGA本土企業(yè)，并研發(fā)出有市場競爭力的FPGA產(chǎn)品。根據(jù)以上三點，我們認為對于本土FPGA企業(yè)來說，目前是天時、地利、人和都具備，國產(chǎn)FPGA的爆發(fā)式增長就在眼前。我們深信，目前國產(chǎn)FPGA的大環(huán)境是很有利的，國產(chǎn)FPGA的前景是很光明的。69pesmc

在大環(huán)境向好的情況下，F(xiàn)PGA廠商在結(jié)合行業(yè)應用來進行研發(fā)投入和產(chǎn)品推廣，可以快速地占領市場。宋寧表示，研發(fā)投入的大小，是一個相對的概念。FPGA屬于高端芯片，相對于其他的高端芯片，例如CPU、大容量存儲器，F(xiàn)PGA的投入就小的多了。市場導入的時間，也要看是什么樣的產(chǎn)品。我們認為如果從低端產(chǎn)品起步，并選對了產(chǎn)品方向，加上有實力的研發(fā)團隊與優(yōu)秀的銷售團隊，從產(chǎn)品研發(fā)算起，三年進入市場、五年實現(xiàn)盈利是可以做到的；而且總投資可以控制在2億元人民幣之內(nèi)。69pesmc

國產(chǎn)FPGA發(fā)展結(jié)合行業(yè) VR、無人機皆可涉足

在三大巨頭占據(jù)FPGA市場絕對份額的情況下，國產(chǎn)FPGA力求在中低端或者較國際大廠有差異優(yōu)勢的領域?qū)ふ彝黄啤?span style="display:none">69pesmc

國內(nèi)FPGA企業(yè)要想獲得市場，還是要走細分市場的路子。事實上，像高云、紫光同創(chuàng)都在深耕某些細分領域，在對安全性要求高的市場得到了不少客戶的認可。宋寧認為，一個FPGA初創(chuàng)企業(yè)，選擇在哪個產(chǎn)品方向上起步，主要考慮的是自身的資金實力。要進入市場，高、中、低端市場的競爭都是非常激烈的。但FPGA市場并非鐵板一塊，而是有許多的細分市場，并且新的細分市場也會出現(xiàn)。每個FPGA企業(yè)都需要在產(chǎn)品通用性與針對細分市場這兩方面做出平衡，不可能面面俱到。高云作為初創(chuàng)企業(yè)，可以發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，在兼顧通用性的同時，在特定的細分市場中做更貼合客戶需求的產(chǎn)品，提供更細致的設計服務。比如在一些新興的FPGA應用場景中，客戶對FPGA的安全性、封裝尺寸、功耗大小有更高的要求。我們在產(chǎn)品定義的初期就非常重視這些市場的信息收集，并且在產(chǎn)品的設計中做到有針對性。所以高云的FPGA在安全性（保密性）、封裝尺寸、功耗等方面都有很大的突破。在這些細分市場中，高云產(chǎn)品的性能優(yōu)于國外同類型產(chǎn)品。另外，在軟件開發(fā)領域，我們也有一些突破，比如我們把傳統(tǒng)上主要用于高端FPGA開發(fā)的在線邏輯分析儀應用于支持我們的中低密度產(chǎn)品。在這一軟件工具的研發(fā)中，我們對其傳統(tǒng)功能進行了強化，并充分考慮到了中低端FPGA在一些高速接口設計方面的需求，使其成為我們軟件工具中的亮點之一。 69pesmc

國產(chǎn)FPGA廠商如何切入市場，竇祥峰認為從市場應用方面分析，一是替代目前成熟應用，提供門類較完善的產(chǎn)品系列去建立客戶信心；二是開拓新的需求，這是重要的，與各行業(yè)Design House 合作，提供切實可行的技術(shù)方案，從成本與技術(shù)上為客戶提供高性價比的解決方案。這樣可以變相減少與國外廠商的技術(shù)差距。在客戶應用上，無論是通信、工控還是新興需求都可以為市場或客戶提供新思維和解決實際問題。69pesmc

為了給客戶提供安全與性能更加平衡的器件，紫光同創(chuàng)針對市場需求的發(fā)展趨勢，通過縝密的市場調(diào)研后，陸續(xù)推出了系列產(chǎn)品。產(chǎn)品表現(xiàn)出極高的性價比和安全可控的加密方案，為客戶——特別是對于國產(chǎn)化有需求的客戶提供可靠的FPGA產(chǎn)品。竇祥峰說，我們的Titan系列采用AES-256的加密算法。應用方式是加密后的位流文件加載到器件，首先結(jié)合預先存儲在芯片內(nèi)部的密鑰進行解密。加密的位流文件的密鑰和儲存在Titan 系列FPGA內(nèi)部的密鑰必須匹配，否則Titan 系列產(chǎn)品無法正常進入工作狀態(tài)。Titan 系列產(chǎn)品內(nèi)部的密鑰是由用戶通過JTAG 提前寫入的，它是一次可編程（OTP）的，也是非易失的。所以說該密鑰信息一經(jīng)編程會永久保留。此外，Titan 系列產(chǎn)品的密鑰提供了讀保護功能，使能讀保護功能后寫入的密鑰無法回讀。使用了位流加密保護后，用戶不再受惡意抄襲的困擾。惡意抄襲者雖然拿到了位流文件（加密的），但是并不知道密鑰是什么，所以無法將該位流文件加載到未包含對應密鑰的Titan 系列產(chǎn)品中。69pesmc

在一些新興應用領域，例如最近比較火的機器人、無人機、VR設備上，F(xiàn)PGA也將有施展空間。 69pesmc

宋寧解析說，在機器人中FPGA的應用機會主要是傳感器數(shù)據(jù)的自動識別、分析與匯總；以及多軸運動軌跡的精準控制。在無人機上FPGA的主要應用機會是運動狀態(tài)下的圖像數(shù)據(jù)采集；長距離傳輸和接收的相關(guān)處理；以及飛控系統(tǒng)的輔助控制。VR設備上高清圖像接口轉(zhuǎn)換、矩陣運算以及圖像增強等功能都可以用FPGA實現(xiàn)。高云的目標是有計劃分階段地實現(xiàn)FPGA各領域的覆蓋，現(xiàn)階段主要針對中低密度的市場應用，圖像及視頻處理、消費類市場是我們近期的主要方向。69pesmc

同樣的，紫光同創(chuàng)在這些熱門應用也有自己的產(chǎn)品定位。竇祥峰表示，在VR設備上需要處理目標識別、定位、跟蹤和建模等人工智能和計算機視覺問題；其計算量大，對CPU和GPU有較高要求。FPGA可以使用在AR/VR的識別/定位/運算/傳輸?shù)确矫鏋镃PU/GPU提供協(xié)處理的支持，另外如在復合視頻處理上FPGA可以實現(xiàn)復合視頻輸入輸出，處理高清圖像輸入信號與進行智能分析等。我們持續(xù)耕耘在傳統(tǒng)的FPGA應用領域，但是針對目前應用的熱門領域，如：AI，機器視覺，無人機，大數(shù)據(jù)等新興應用領域我們都有相應的解決方案，為客戶提供相應的技術(shù)支持。69pesmc

FPGA走向高速率、低功耗

接下來FPGA的技術(shù)趨勢如何？受訪者表示，主要向更高密度、更高速度發(fā)展、并且在FPGA中嵌入越來越復雜的硬核。對高速接口需求，對于器件的串化器（SERDES）速率要求越來越高，以及高帶寬需求，存儲器的接口速率與效率會越來越高。此外，封裝尺寸越來越小，功耗越來越低。同時，對FPGA的技術(shù)服務要求也越來越高，比如用戶對于參考設計、IP的提供等方面的要求越來越多。69pesmc

“在今后一段時間，F(xiàn)PGA的主流產(chǎn)品是密度在1K到300K LUT，采用65納米到28納米工藝的產(chǎn)品。” 宋寧說道，高云近期的重點市場是50K LUT以內(nèi)的中、低密度應用市場，涵蓋工業(yè)控制、圖像和視頻相關(guān)應用、消費類市場以及部分通信市場。今后高云的產(chǎn)品，將逐漸覆蓋低、中、高密度FPGA，滲透進FPGA的所有主要應用領域。69pesmc

一直以來紫光同創(chuàng)就重視傳統(tǒng)的FPGA領域，特別是通信，信息安全，視頻監(jiān)控。規(guī)劃的下一代高性能新產(chǎn)品，目前正在研發(fā)進行中，據(jù)稱其性能與成本足以讓客戶期待。
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