從RSIC-V出發(fā)，國產(chǎn)FPGA的另辟蹊徑

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃山明）FPGA，即現(xiàn)場可編程門陣列（Field Programmable Gate Array），是為了解決定制電路不足，同時(shí)客戶原有可編輯器件門電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。并且與傳統(tǒng)模式的芯片設(shè)計(jì)相比，F(xiàn)PGA芯片并非單純局限在研究及芯片設(shè)計(jì)，更多是考慮適應(yīng)多領(lǐng)域的芯片模型并予以優(yōu)化設(shè)計(jì)。也是因?yàn)槠涮匦?，F(xiàn)PGA成為四大高端邏輯芯片（分別為GPU、DSP、存儲(chǔ)器、FPGA）之一，而今國內(nèi)已有許多企業(yè)深耕這一領(lǐng)域。

從市場來看，據(jù)調(diào)研機(jī)構(gòu)Frost&Sullivan報(bào)告顯示，預(yù)計(jì)全球FPGA需求將從2021年68.6億美元增長為2025年的125.8億美元，年均復(fù)合增長率為16.4%。中國FPGA市場將從2020年的150.3億元人民幣增長至332.2億元人民幣，年均復(fù)合增長率達(dá)到23.1%。

FPGA市場高速增長

中國FPGA市場的高增長，得益于5G、AI、智能汽車等行業(yè)的共同驅(qū)動(dòng)，同時(shí)加上近段時(shí)間全球供應(yīng)鏈?zhǔn)Ш猓瑖a(chǎn)FPGA得以進(jìn)入到眾多廠商的供應(yīng)列表當(dāng)中。

為了探究國產(chǎn)FPGA的發(fā)展情況，電子發(fā)燒友網(wǎng)采訪了一家國內(nèi)FPGA賽道的新進(jìn)玩家，易靈思（深圳）科技有限公司（以下簡稱易靈思）。作為專注于FPGA芯片的公司，易靈思核心團(tuán)隊(duì)成員來自賽靈思、英特爾與Microsemi等科技公司早期的專家和管理團(tuán)隊(duì)。

據(jù)易靈思商務(wù)拓展經(jīng)理杜寧透露，最近三年，易靈思生意規(guī)模每年按照三倍增長，一方面源于易靈思團(tuán)隊(duì)及合作伙伴在渠道推廣上多年的經(jīng)驗(yàn)積累，其次在缺貨的環(huán)境下，易靈思以充足的備貨把握住了市場空白進(jìn)行替代的契機(jī)，再次是國內(nèi)客戶本身有國產(chǎn)替代的需求，這也給易靈思帶來了更多的機(jī)會(huì)。當(dāng)然，易靈思產(chǎn)品自身的架構(gòu)與質(zhì)量優(yōu)勢(shì)更是公司飛速發(fā)展的加速器。

光從訂單來看，目前所接下的訂單已經(jīng)達(dá)到2021年的三倍，因此預(yù)計(jì)2022年的營收也將達(dá)到2021年的三倍左右。并且下游廠商不僅僅只是短期的采購行為，許多客戶已經(jīng)與國內(nèi)很多客戶達(dá)成了長期合作協(xié)議。

在業(yè)務(wù)上，易靈思第一大業(yè)務(wù)集中在圖像領(lǐng)域，如工業(yè)視覺及一些顯示LED，其次為工業(yè)控制等，包括伺服驅(qū)動(dòng)、PLC等工業(yè)產(chǎn)品，其他的還有如汽車領(lǐng)域等應(yīng)用。

從業(yè)務(wù)增速來看，發(fā)展最快的還是在監(jiān)控領(lǐng)域，尤其是許多工業(yè)設(shè)計(jì)中的監(jiān)控設(shè)備，如廠區(qū)監(jiān)控，用來及時(shí)處理突發(fā)情況等，其他如安防監(jiān)控，街道、小區(qū)中的監(jiān)控都可以算入其中，整個(gè)視覺行業(yè)正在快速發(fā)展。

RSIC-V與Arm的選擇

值得注意的一點(diǎn)是，易靈思是全球第一家商用RISC-V的FPGA廠家。杜寧表示，這是因?yàn)楫?dāng)前RSIC-V技術(shù)演進(jìn)較快，同時(shí)生態(tài)也更加完善，并且相比于Arm，RSIC-V是完全開源的架構(gòu)，風(fēng)險(xiǎn)更低。

杜寧認(rèn)為，Arm需要授權(quán)，因此也容易受到限制。而在技術(shù)上，盡管Arm多用于移動(dòng)端、IoT等設(shè)備中，但如今Arm的指令集已經(jīng)變得非常復(fù)雜，這就導(dǎo)致用戶使用時(shí)負(fù)擔(dān)很大。如果采用RSIC-V，指令集是精簡且自定義的，在技術(shù)上具備較大優(yōu)勢(shì)。

所以從40nm Trion系列FPGA開始，易靈思便支持嵌入式RISC-V軟核，并且支持全流程的開發(fā)工具。相信能夠幫助客戶快速上手，實(shí)現(xiàn)FPGA和RISC-V的設(shè)計(jì)需求。

在代工選擇上，易靈思致力于將全部產(chǎn)業(yè)鏈置于國內(nèi)。40nm Trion系列的晶圓在中芯國際（北京）代工，而封測則選擇在上海Amkor。隨著更豐富的產(chǎn)品規(guī)劃，易靈思也有意在國內(nèi)的臺(tái)積電的16nm或中芯國際的14nm上陸續(xù)推出新的產(chǎn)品。

沒有考慮28nm，是因?yàn)橹行緡H在28nm上的產(chǎn)能非常緊張，這是由于高端國產(chǎn)芯片大部分都集中在這個(gè)工藝制程上。而另一方面臺(tái)積電28nm產(chǎn)能也不好，大多數(shù)產(chǎn)能都給到7nm等先進(jìn)制程，因?yàn)檫@些更加先進(jìn)的工藝制程的利潤更大。

做到全系國產(chǎn)替代

在產(chǎn)品規(guī)劃上，易靈思與傳統(tǒng)的FPGA巨頭一樣，在同一個(gè)工藝節(jié)點(diǎn)會(huì)產(chǎn)出不同邏輯規(guī)模的產(chǎn)品，一來是削減邊際成本，二來是為客戶提供更平滑的升級(jí)切換選擇。比如在40nm上，就擁有22個(gè)產(chǎn)品，涵蓋4k至120k，而在16nm已經(jīng)有5個(gè)產(chǎn)品正在量產(chǎn)中。

因此在國產(chǎn)替代這一塊，杜寧表示，目前該公司的40nm產(chǎn)品已經(jīng)可以替代賽靈思的45nm產(chǎn)品。除了可以一次性滿足用戶全部需求，并且給予客戶技術(shù)升級(jí)的可能。

并且，易靈思的FPGA芯片的功耗還能做得更有優(yōu)勢(shì)。一方面由于架構(gòu)原因，讓芯片的尺寸做得更小，從而節(jié)省了晶體管的數(shù)量；其次是芯片中使用的金屬層較少，也大大減少了電流損耗。

從布局來看，未來視覺領(lǐng)域?qū)⒊蔀閲a(chǎn)FPGA的重點(diǎn)，視覺行業(yè)玩家眾多，并且技術(shù)并不固定，適合FPGA發(fā)揮其本身可編程的優(yōu)勢(shì)。

杜寧表示，以相機(jī)為例，即便是索尼將一款相機(jī)賣到上千萬的銷量，也不可能不開發(fā)新的產(chǎn)品，在攝影技術(shù)上添加新的功能。而這些新功能通過FPGA可以較為方便的添加，如果選用ASIC，如果銷量不好，對(duì)于廠商而言將是一個(gè)巨大的損失。

因此視覺行業(yè)對(duì)于芯片的要求是靈活、可配置的。FPGA正好契合，這也是未來國產(chǎn)FPGA不可錯(cuò)過的市場。