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大家都知道,基本上每一种类型的芯片都有特定的使用场景,比如高通的大部分芯片就是用在手机和车上,很难指望它运行windows,苹果的A和M系列也只能跑自家的OS,IGBT这类芯片则主要承担电子系统转化功率的功能。
那么,存在不存在一种万能芯片呢?可是按照我们的实际需要让它适应不同的应用场景?
FPGA就是这么一种万能芯片。
FPGA芯片诞生于1985年,现在普遍用在各类通信设备上,是最主要的一种芯片。但是,这个芯片技术却一直把持在美国手里,在过去的20多年间,我们很多这类芯片都要靠进口。
从FPGA芯片诞生到现在已经过去了30多年,现在我国是否已经实现了FPGA芯片的国产替代呢?
FPGA芯片,又称“现场可编程门阵列”芯片,其中的“可编程”三个字,正是它“万能”优势的集中体现。
常规的硬件芯片,往往依托特定的指令集来实现特定的功能。只需置入到可运行环境,芯片便可以自动运转,无需操作人员指挥。但作为代价,常规芯片的设计电路以及运行逻辑也因此固定下来。而FPGA芯片则完全不必默守陈规。
形象地讲,接入电路的FPGA芯片,就像一台新装系统的个人电脑,你不向它输入命令,它就原地立正,不做任何动作。而一旦你向它发送编程指令,它可以任由你的操作,在任何电路环境中驰骋。
除了适应能力强,值得一提的是,FPGA芯片还有另一个显著优势:模仿能力。
由于是用基础编程指挥硬件运算,FPGA芯片运算不但速度更快,而且可以模拟特定芯片的计算功能。也就是说,FPGA芯片不仅啥都能变,而且变谁像谁!堪称“芯片界的孙悟空”。
这种无与伦比的泛用性,让FPGA芯片自1985年诞生起,就受到整个半导体领域的普遍重视。而在经历几十年的技术完善之后,FPGA芯片更是被业内公认为当前物联网革命中的必备半导体器件。
然而,在FPGA芯片领域,我国却起步晚了20年!
20世纪80年代,可以算我国半导体项目的发展停滞期,但是,也恰恰是在80年代,欧美等国家的半导体行业却进入了第二个发展高峰期!
1985年,美国制造出了世界上第一枚FPGA芯片,标志着研究攻关十多年的可编程逻辑器件,正式步入商品化阶段。而直到2005年,中国才开始对FPGA的立项研究。
就起步而言,我们整整晚了20年,跟欧美形成了巨大的差距。
1、在专利方面
全球两大FPGA芯片巨头——赛灵思(Xlinx)与阿尔特拉(Altera),先发优势,手握近9000项技术专利,涵盖了FPGA芯片从指标逻辑单元到线程工艺的所有方面。后来者要么绕路,要么花钱买。
2、在市场垄断方面
五家美企,几乎垄断了FPGA芯片100%的全球市场。2019年,美企的FPGA芯片仍然垄断我国97%的市场。
认输,从来就不是中国人的脾性!
虽然我们起步晚了20年,但是经过这些年的努力,我们已经成功出现了众多的FPGA研发和生产企业。比如深圳紫光同创、上海安路科技、广州高云半导体等等。
华为也正式发布了基于FPGA的加速云服务器平台,可以再人工智能、大数据分析等领域,为所有的开发者提供一个不同于以往的开发环境。
从2019到2021年,仅仅1年的时间,中国FPGA市场中外企的市占率就从97%降到了90%以下,外企在我国的市占率已经从最初的100%下降到不足90%。国内企业安路科技更是一举拿下了6%的国内份额。
虽然只是开始,但是国产FPGA芯片也是正式突破了,相信FPGA芯片的国产替代步伐会越来越快!
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