电子发烧友网报道（文/黄晶晶）FPGA芯片在全球两大巨头的把持下，国产厂商一直盘旋于中低端应用市场。在研发投入、工艺水平、专利数量等方面落后的情况下，国产厂商有没有机会找到自己的发展方向，取得一些突破。这是目前国产FPGA芯片厂商都在寻找的答案。
 
日前，高云半导体市场副总裁兼中国区销售总监黄俊接受电子发烧友网记者独家专访时表示，国产FPGA虽然发展时间不长，但成长迅速，这得益于国内厂商对技术产品和市场应用的良好把握，如今，无论是直接替代还是开发新兴应用，国产FPGA均有着巨大的市场空间，也有能力发展得更好。

全面切入市场，覆盖工业、通信、安防、汽车等多领域

高云半导体成立于2014年，旨在推出具有核心自主知识产权的民族品牌FPGA芯片，提供集设计软件、IP核、参照设计、开发板、定制服务等一体化完整解决方案。
 
公司的技术骨干均有国际著名FPGA公司15年以上的工作经验，参与了数代FPGA芯片的硬件开发、相关EDA软件开发、软硬件的测试流程，积累了丰富的技术和管理经验。
 
高云于2015年一季度量产出国内第一块产业化的55nm工艺400万门的中密度FPGA芯片，并开放开发软件下载。2016年第一季度又顺利推出国内首颗55nm嵌入式Flash SRAM的非易失性FPGA芯片。
 
黄俊坦言，公司这几年稳扎稳打，赢得了不少客户口碑，建立了行业的领先地位。但真正迅速发展，还是在近两年。
 
2016年中兴遭遇美国政府的出口管制，后和解，2018年美国又发起对中兴的制裁，2019年美国发布对华为禁令，这几年市场环境的急剧变化，带给了国产芯片厂商发展的机会，国产FPGA芯片更快地走向更多应用领域。
 
由于前期的开发积累以及国产替代的加速，高云半导体在2019年陆续在多个市场实现大批量出货，涵盖工业、通信、安防、汽车等领域，“去年以来，整体业绩稳步提高，我们受到更多不同行业应用客户的认可。”黄俊告诉电子发烧友网记者。
 
以抗疫产品为例，高云的FPGA芯片已经打入红外测温设备、口罩机等市场，成为数家行业领军企业的供应商。据黄俊介绍，高云的FPGA芯片主要应用于这些设备的控制部分，由于抗疫产品需求爆发，供应急，高云结合前期的方案导入以及疫情期间的全力及时配合，满足了客户的技术指标和供货要求。
 
通信和工业是FPGA的两大应用领域，也是各大厂商必争之地，当前国产FPGA有能力进入这些市场，找准定位，参与竞争。黄俊分析说，打开工业、通信、安防等多个领域的市场，对于国产FPGA的成长非常有帮助，近两年他们加快了这些领域客户的导入速度。

5G和AI只有大厂能玩？不，国产FPGA机会多

5G通信基站数量的增加带动FPGA零部件用量提高，由于5G信号衰减较快，小基站需求量巨大。另外，5G Massive MIMO的高并发处理需求，单基站FPGA用量有望从4G时的2-3块提高到5G的4-5块，也将带动FPGA整体用量。
 
针对5G基站的FPGA产品应用，黄俊分析，一类是应用于接口扩展的小容量中低端FPGA，基本上以10K以内逻辑单元的产品为主，这一块市场大约在5000万美金的市场规模，国内FPGA有能力进行国产替代。另一类面向5G核心网、骨干网的FPGA主要以中高密度，28纳米到16纳米的产品为主。这一块市场需要国产厂商加大研发力度，推出更先进工艺的产品。据透露，高云的下一代工艺FPGA产品将于今年四季度发布，届时将有机会进入更高端的5G市场。
 
5G通信带来的更大发展机会在于，5G终端的多元化、爆发式增长带动了FPGA用量的增加。黄俊认为，今后的终端设备在屏幕显示、摄像头3D建模、图像处理以及新型传感器技术应用对FPGA有着大量需求，这些都是国产FPGA厂商的机会，也是高云半导体正在发力的市场。
 
“这类终端应用对功耗要求低，IO处理速度快，并且PCB面积要小，薄型的封装，同时还有加密不被抄袭等功能要求，高云对小密度FPGA进行优化，例如推出超低功耗芯片，FPGA集成ARM核和存储缓存，推出小尺寸芯片等等，高云的FPGA芯片不仅可以替代国外芯片，甚至在IO接口速度等性能上实现了超越。”黄俊分析道。
 
一个例子是，今年1月，高云宣布其超低功耗器件GW1NZ-ZV FPGA全面量产，这颗芯片静态功耗比业界基于Flash的非易失FPGA低50％，最低功耗低于28μW。在需要一直在线的应用以及对系统中的IO和外设始终实时监控的应用中，低功耗FPGA与许多微控制器相比具有明显的优势。


 
如今大热的AI应用，高云半导体也提前卡位，发布了GOAI人工智能解决方案，用于在人工智能边缘设备以及物联网设备中实现基于卷积神经网络的边缘加速。该方案包括一个AI加速器，此加速器的性能相比独立的MCU方案提高78倍。方案中还包括将Caffe或Tensorflow等常用开发工具中的训练模型导入到高云FPGA所需的工具。此外，GOAI方案中的加速器可通过AHB接口连接到FPGA内部的处理器（ARM Cortex-M），提供AI系统的控制和调试，同时也可以更轻松地连接到摄像机，麦克风或其他外设。高云半导体还推出了一个摄像头采集图像、识别物体的DEMO，展示了GoAI方案流畅的加速过程。
 
另外，今年2月，高云宣布在Ubuntu操作系统中支持其FPGA EDA开发软件，从而为开发人员进行人工智能和物联网应用开发提供了一体化开发环境。Ubuntu系统已经成为人工智能解决方案开发最受欢迎的操作系统，高云半导体FPGA EDA工具对于Ubuntu系统的支持，使得开发人员可以将FPGA综合，布局布线和比特流生成无缝集成到其AI设计和脚本工作流程中。
 
高云的两大产品家族中，晨熙家族FPGA产品，主打高性能、低功耗、丰富内部资源，应用于通讯、工业等领域。小蜜蜂家族主打低功耗、非易失、高安全性、小薄封装等特点，应用于消费、工业、通信等市场。为了满足不同应用需求，高云提供的定制化属性也特别明显，是其优势之一，例如在蓝牙、安全、AI等方面都推出了集成化的产品，极大地方便了客户在实际项目中的快速设计和应用落地。
 
在高端FPGA市场，国产厂商还无法触达，但由于5G和AI催生了许多应用机会，国产FPGA厂商已经快速切入，抢占应用端的先机，这必将有利于国产芯片在市场的检验中不断地提升自己，成为5G和AI新兴应用的参与者和受益者。

高云2019年业绩翻倍，2020年新项目猛增达数百个

2019年对许多国产FPGA厂商来说都是非常重要的一年，也是成长最快的一年，高云也不例外，2019年高云的营收是上一年的两倍多，跻身国产FPGA前三的行列。
 
高速的发展是客户的高度认可，黄俊表示，2020年疫情期间以来，他们的客户项目增加明显，达到了数百个。这说明，尽管全球半导体不太景气，外部环境疲弱，但FPGA市场的后劲非常足，出货量会在接下来的众多项目中释放。
 

可以看到，高云半导体在FPGA产品和技术上进行了布局，在市场端已经扩散到各个领域，未来的增长将非常可观。黄俊认为，技术突破并不是凭空而来，国产FPGA要想发展，与应用端的结合很重要，尤其是EDA软件的研发需要来自用户的反馈才能更好的进行优化和升级。贴近本土和工程师需求，贴近应用落地，是我们国产厂商的优势，同时，借力新机会的出现，换道超车的“灵活”比弯道超车的“硬杠”更可行。