FPGA門檻之高在芯片行業里無出其右，幾十年來全球有60多家公司先后斥資數十億美元，前赴后繼地嘗試登頂FPGA高地，其中不乏英特爾、IBM、德州儀器、摩托羅拉、飛利浦、東芝、三星這樣的行業巨鱷，但是最終登頂成功的只有位于美國硅谷的四家公司：Xilinx、Altera（2015年被英特爾收購）、Lattice、Microsemi（接近被Microchip收購，已完成了美國的反壟斷審查，等待中國商務部的批準中）。其中，Xilinx與Altera這兩家公司共占有近90%的市場份額，專利達到6000余項之多，如果算上Lattice和Microsemi，這個數字將達到10000以上，如此之多的技術專利構成的技術壁壘注定高不可攀。

但出于國家經濟發展和國防安全考慮，中國政府多年來投入了數百億科研經費，通過逆向工程方式仿制美國對我禁運的FPGA產品，從而積累了一定的技術和產業基礎，形成了以正向設計為主的開發方式。在軍工航天領域，主要企業包括紫光同創、復旦微電子、華微電子、中電科58所、航天772所等；在民品領域，主要企業包括廣東高云、上海安路、西安智多晶、上海遨格芯等。

但截至目前，FPGA的國產化進程進展可謂緩慢。國內廠商FPGA產品在中國市場的份額總計不足5%，占全球市場幾乎為0%，這是一個令人非常沮喪的數字。不僅如此，國內廠商在技術水平和國外大廠的差距也很大。國產FPGA基本分布在中低端市場，大多是一些1000萬門級左右的FPGA，少數達到2000萬門級的FPGA雖然也有自主研發的，但大多是逆向工程的產物，或商業收購的結果，比如京微雅閣就依靠美國CSwitch公司開發出具有自主知識產權的Tile架構。在對性能要求更高的應用場合，自主FPGA依然很難替代Xilinx和Altera的產品。如何打破這一僵局，有效布局FPGA產業，取得實質成果，是當前中國FPGA企業需要思考的一個問題。

以史為鑒 吸取經驗教訓

十年來，有幾十家企業意圖進入FPGA市場，除Intel以167億美元收購阿爾特拉成功進軍該領域之外，其余公司紛紛折戟沉沙。他們失敗的原因也是中國本土企業所面臨的問題。總的來說可以概括為以下4條：

1）支持方或投資方資金的持續性問題。FPGA的研發周期是一個不同于ASIC等其他芯片的研發。可能一個5年的周期不足以為奇，甚至7年，包括市場分析與定位、架構/硬件實現、軟件支撐、芯片制程、測試、封裝、篩選等。對于芯片而言，這個過程很難一次流片就保證無任何問題；對于軟件而言，需要可能兩代以上的迭代積累與適應芯片的各項功能。等萬事俱備后，application的實施、Marketing的推廣宣傳，最后才到客戶手上。很多投資方沒有這么多時間、精力和資金來玩這個游戲。很多startup公司正是因為資金鏈的中斷，而退出市場。

2）市場與芯片定位問題。因為在FPGA高度壟斷的情況下，如何突破，如何創新一直是困擾startup公司的難題。做中低端產品，在同樣工藝節點下，如何解決芯片cost、performance和功耗問題是關鍵。在架構創新的同時，可能會帶來潛在的風險，需要等待一定周期的市場檢驗。另外當你還處在第一代產品的研發中，那幾家FPGA巨頭不論是在工藝上、成本上、性能上、功耗上都不會輸給你。如果做高端產品，如何把你的產品的可信度（可靠和安全）建立起來是很重要的問題。因為你剛進入市場，幾乎沒有叫得響亮的客戶。試想別人會把你拉入采購名單嗎?很多startup公司還沒來得及想清楚這個問題，就被無情地請出了這個競爭格局。

3）軟件與硬件配合問題。FPGA麻雀雖小、卻五臟俱全。即便做出了一個很powerful的芯片，但如果沒有有效率的軟件支撐，也是徒勞無用。如何將軟件與硬件天衣無縫地結合在一起，是一個難題。不論在大公司小公司，都需要花大量地時間去論證。另外隨著系統設計越來越復雜、性能要求越來越苛刻，軟件在保證產品上市進程中扮演的角色也越來越重要。沒有自主創新的軟件，一定會失敗!很多startup公司之所以相繼落馬的原因是，軟件不能很好地配合硬件工作。

4）應用工程師的培養問題。有了好的硬件和軟件，還不足夠；還需要更多的AE團隊進行支持。我們經常說到，如果把FPGA產品研發中硬件所付諸的努力比作"1"的話，那么軟件要付諸的努力就是"2"，而開發應用所付諸的努力則要遠遠大于"4"。如果一個FPGA產品，沒有好的應用支持團隊，開發各類相關的應用，也很難在市場上有所表現。根據市場生存法則，你的產品很快就被吞噬，不久將來也會被淘汰。很多startup公司也是因為沒有好的應用工程師團隊，不能開發出有競爭性的產品應用，而導致流產。

解決方案可簡要概括為以下四點：一是不能以技術為導向，要重視市場；二是要保證持續的資金投入；三是市場與芯片定位要做好，去找市場中尚存的空白領域；四是軟硬件配合完善，有了完善的硬件，還要在軟件提升方面投入較多力量。

舉國之力 走自主發展路線

國內FPGA的發展只能依靠自主，這個必然需要漫長的等待和盡心的呵護，但除此之外沒有更好的選擇。芯片的自主設計是實現信息安全的最底層保障。這也是為什么與信息處理相關的基礎芯片（手機芯片、PC處理器等）需要實現自制的原因。在目前FPGA的技術和供給幾乎全部來源于美國，包括歐洲和日本等技術強國也沒有掌握到核心技術。

對于中國而言，國家促進集成電路發展已經提升至國家戰略。同時特殊的應用場景（軍工、導彈、航天航空）要求的FPGA是涉及到國家安全和領土安全的，對芯片的要求也會比較嚴謹，但這一塊本身高性能的產品國外對中國是禁運的，這也從另一方面促成國內FPGA自己滿足的契機。目前，國內生產的FPGA主要用于軍工、通訊、航空航天等領域。

在民用領域，國內是FPGA需求最大的市場，現在Xilinx、Altera最大的客戶就在中國，通訊市場華為中興烽火包攬了全國60%以上的量。同時人工智能芯片需求的高速并行計算對FPGA芯片的需求也在幾十億美元的數量級，而國內是人工智能高速芯片發展最快，需求最大的市場。中國FPGA的發展紅利在于需求市場足夠大，有需求就要有相應產品來支持。這對于國內廠家就是機會，目前，同方國芯片已經和華為中興合作，想實現一部分的國產替代。

最后，從技術角度來說，我們已經不像10年前基本不懂核心技術。國內半導體產業鏈的不斷成熟完善，以及芯片設計能力的不斷加強，我們自己可以自主設計和流片ARM架構的手機CPU，并成功實現商業化，這在10年前都不敢相信。在我們在過去積累的技術沉淀和創新能力，已經使得我們在FPGA的特定應用領域（軍工、通訊）實現一定程度上的自我供給。未來也可能類似于CPU+FPGA用于云數據中心節中，這些應用領域都是信息高度敏高的地方，使用自主設計的芯片更能實現安全可控。

隨著人工智能、大數據、物聯網、無人駕駛、5G通信的興起，FPGA的市場前景會越來越廣。國內FPGA廠商要以點帶面、加強整機企業對國產FPGA產業的牽引作用、借助國家重大項目推動國產FPGA產業發展、適當引入資本市場，推動產業的快速發展。多管齊下，國產FPGA的春天終將到來。到那時，我們定要重塑FPGA產業新格局。