不再非洋莫属，FPGA中国厂商崛起
　&>&&>&&>&&>&正文
　　引言：FPGA号称&万能芯片&，从技术角度讲，它是可编程的产品，在不改变芯片本身硬件组成的情况下可反复使用。根据市场变化，在同样载体上实现不同功能。听起来很美好，但研发起来很困难，能做FPGA器件的厂商一定是大牛中的大牛，因为像英特尔（Intel）、德州仪器（TI）这样的半导体巨头也曾尝试进入这个市场，但都因为这样那样的原因铩羽而归。目前，全球范围内能够量产FPGA的企业屈指可数， Xilinx、Altera、Lattice和Microsemi都是大家耳熟能详的美国企业。可喜的是，对技术和资金要求极高，高门槛、高投入的 FPGA领域， 目前已有了中国企业的身影，其代表有京微雅格、同创国芯、安路、高云等，他们打破了FPGA市场国外寡头垄断的局面，尽管实力还较弱，但我们期待本土 FPGA厂商的春天尽快到来。 　　一、FPGA市场规模 　　2014年，全球FPGA市场总规模达到50亿美金，其中，中国的市场份额有15亿美金，中国市场占全球市场的三分之一。分析机构预计2015年至2020年全球FPGA市场的年复合增长率为9%，到2020年，全球FPGA 市场规模将达84亿美金。目前FPGA正处于一个加速增长的市场势态中，增长幅度远大于其他芯片市场；同时，FPGA行业平均毛利可观，据市场数据分析表明其行业平均毛利大于60%。FPGA行业也需要更大的市场规模，以吸引更多的使用者。预计随着FPGA产量逐步增加，成本的进一步降低，其市场份额将会持续增大。 　　 　　图1 年全球FPGA市场规模 　　二、FPGA应用市场 　　目前FPGA的主要应用领域是通讯、工控、国防、消费，近年来FPGA最引人关注的变化趋势之一就是应用领域不断拓展。 　　在FPGA传统应用市场方面，通信逐步实现高速、复杂协议，消费电子应用则注重低功耗、低成本。此外，FPGA还广泛应用于医疗电子、安防、视频、工业自动化、语音网络、半导体制造设备以及家电等领域。 　　FPGA在工业中的应用主要涉及四大领域，分别是马达控制、工业网络、机器视觉和机器人控制。以马达控制为例，重点是需要降低噪音、减少震动 、降低 EMI，同时获得更高的控制精度和减少能源消耗等。 　　Xilinx公司最新的Virtex－6和Spartan－6 针对便携医疗设备要求高性能、连接性、低功耗和低成本方面的需求进行了优化。下图是基于Xilinx的FPGA的CT扫描仪、超声诊断设备解决方案。 　　 　　图2 Xilinx 的CT扫描仪解决方案 　　Altera 公司推出的汽车安全驾驶前置摄像方案（见图3）。 　　 　　图3 Altera汽车安全驾驶前置摄像方案 　　Microsemi公司推出的工业马达控制方案（见图4）。 　　 　　图4 Microsemi工业马达控制方案。 　　三、FPGA市场竞争 　　目前在全球市场中，Xilinx、Altera两大公司对FPGA的技术与市场仍然占据绝对垄断地位。两家公司占有将近90%市场份额，专利达6000余项之多；剩余市场份额主要被Lattice和Microsemi所占有，这两家的专利也达3000多项。 　　2014年Xilinx、Altera两大公司营收分别为23.8亿美元和19.3亿美元；而2014年Lattice和Microsemi（仅FPGA部分）两公司营收为3.66亿美元和2.75亿美元。这前四大FPGA市场领先者几乎垄断了FPGA的市场份额。 　　FPGA 市场前景诱人，但是门槛之高在芯片行业里无出其右。全球有60多家公司先后斥资数十亿美元，前赴后继地尝试登顶FPGA高地，其中不乏英特尔、IBM、德州仪器、摩托罗拉、飞利浦、东芝、三星这样的行业巨鳄，但是最终登顶成功的只有位于美国硅谷的四家公司-Xilinx、 Altera、Lattice、Microsemi。上述4家公司手握9000余项专利，如此之多的技术专利构成的技术壁垒当然高不可攀。 　　FPGA技术上主要有四个难点：架构设计、硬件实现、软件开发以及应用IP开发。如何突破FPGA四家巨头在架构上的专利限制是后进入者首先得面对的问题，要想在FPGA市场上分一口肉，首先要做的就是技术专利的攻关。有了技术专利才有立足的根本。 　　在FPGA四大巨头以绝对优势兵分天下之时，作为FPGA市场的后来者，本土FPGA厂商一面要攻克技术难点，一面又要研究专利文献，规避人家已布局的专利，再把自己的技术通过申请专利明确所有权。 　　现在仅京微雅格，就已申请了160多项专利，布局了&山&&河&&云&&星&四个产品系列，正在从低端向中高端市场迈进。其首创的可定制、可重构、可编程的可配置应用平台（CAP&Configurable Application Platform）将FPGA /CPU//SRAM/ASIC/Flash/ADC以及其他功能模块嵌入在单一芯片中，帮助客户降低设计难度，提高产品的可靠性和性价比，受到市场的广泛欢迎。 　　安路科技已量产ELF和EAGLE系列自主知识产权可编程逻辑器件产品，相比国外同类FPGA芯片，提供更多逻辑资源、更高性能，更优性价比。安路科技开发的全流程TD软件系统和硬件芯片完美地结合在一起，提供了用户从前端综合到位流生成的完全开发平台。公司在核心架构、软件算法和系统集成方面拥有多项核心技术专利。 　　同创国芯也在高端市场开始发力，以Titan高性能系列FPGA为主，定位于通信、信息安全、数据中心和医疗等市场，高性能Titan系列将是打破国外垄断的拳头产品。 　　广东高云半导体科技股份有限公司于2015年3月首款55nm工艺千万门级电路规模GW2A-55k芯片流片成功， 此举标志着在中密度FPGA芯片领域打破了国外垄断，填补了国内空白。 　　尽管本土FPGA产业已看到些亮点，但我们不得不承认国产FPGA产业才刚起步，与国际巨头还存在较大的差距，不论从产品性能、功能、功耗、软件、应用支撑上都有差距。甚至成本上，我们的优势也不大。 　　FPGA是一个技术密集型的行业，没有坚实的技术功底，很难形成有竞争力的产品，本土FPGA厂商任重而道远。 　　四、FPGA市场趋势 　　FPGA 自从上世纪80年代中期被发明出来以后，已经成为半导体市场上重要的核心器件之一。近10几年来该产业经历了快速演进，在器件性能、成本和开发理念等方面实现了跨越式发展，深得系统设计和半导体设计工程师的喜爱。下一个十年，FPGA将向更灵活、多重IP化、系统级芯片发展，FPGA将持续书写创新，在软硬件协同设计、工艺创新、集成创新的引领下实现更大的价值，甚至有人说FPGA未来的前景甚至会比MCU更美好。 　　FPGA市场有以下趋势： 　　1. 高密度、高速度、宽频带、高保密； 　　2. 低电压、低功耗、低成本、低价格； 　　3. IP软/硬核复用、系统集成； 　　4. 动态可重构以及单片集群； 　　5. 紧密结合应用需求，多元化发展。 　　五、本土FPGA厂商机遇 　　中国需要自主的FPGA产业，这是无庸置疑的。FPGA产业在中国拥有巨大的市场潜力。中国的一些重要科研部门急需也长期需要FPGA，用于国家安全和重点应用，比如航天航空、信息安全、知识产品保护等；中国信息产业的持续快速发展将为集成电路提供稳定的市场，集成电路的市场前景广阔；此外，全球电子信息产品制造业向中国转移的趋势仍在继续。这些因素都将促进中国FPGA需求量的增加。 　　为了满足经济发展和国防需求，打破美国的垄断，中国政府多年来投入了数百亿科研经费，通过逆向工程方式仿制美国对我禁运的FPGA产品。但由于知识产权、生产工艺和软件技术等多方面的限制，仿制品种有限，技术无法突破，还难以满足国家安全的需要。随着国际形势的变化，通过走私进口禁运产品的渠道可能被切断，进口的关键芯片也可能被人为地嵌入后门通道或定时炸弹等模块，严重危及国家安全。 　　近几年随着FPGA应用市场的扩大和竞争格局的改变，为中国发展FPGA产业提供了机会。FPGA不仅可以帮助设计企业降低研发成本，而且可以帮助他们缩短开发周期。借助FPGA进行设计，是电子企业规避风险、抢占市场先机的有力手段。中国是整机系统的生产大国，中国的IC设计产业也在蓬勃发展，这都为中国FPGA产业的发展创造了十分有利的条件。以FPGA为硬件基础的设计平台将有力地推动中国企业自主创新，推动中国电子信息产业的转型提升。 　　伴随着集成电路芯片产业&中国强芯&的国家战略提出，本土FPGA企业要把脉行业发展趋势，要有全球化视眼，谋划企业的发展，从全产业链布局。 　　抢占FPGA市场需要较强的生态环境来支持的，如何高效地打造生态链，是本土FPGA相关业者需要认真思考的课题。 　　集成电路的发展最需要的是资金和人才，FPGA产品的开发周期长、先期投入大，对资金的压力可想而知；而且FPGA产品开发对团队的完整性要求也较高，如何建立一个比较齐全的开发团队并保证这个团队在较长时间内相对稳定，对企业管理和运营资金来说都是不小的挑战。 　　从全球来看，半导体产业确实在走向平稳期，未来会否进入滞涨期不得而知，而中国市场机会最大。FPGA的应用领域很广，我国七大战略新兴产业，包括节能环保、新能源、新一代信息技术、新能源汽车等对于FPGA的应用都存在诸多机会，对本土FPGA企业是一个很大的商机。 　　本土FPGA厂商要先固本，然后求发展。通过产业化的单点产品的技术及工艺突破。 来积聚自身生存的力量，以达成产品系列全面产业化的实现，赶上世界技术发展的步伐。在资金充裕条件下，要积极从全球引进FPGA领域的高端领军人才，逐步培养我国可编程技术的本土人才。国内FPGA厂商也要以点带面、加强整机企业对国产FPGA产业的牵引作用、借助国家重大项目推动国产FPGA产业发展、适当引入资本市场，推动产业的快速发展。 　　希望本土FPGA厂商继续加大创新力度，在FPGA软硬件协同设计、工艺创新、集成创新下实现更大的发展，我们期待本土FPGA产品进入主流市场那一天早日到来。
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大家讨论一下，目前搞FPGA开发，前景如何，未来发展怎样？
19:56:23　　
古人云，男怕入错行啊，小弟是在校硕士生，对这个领域还很陌生，请高人指点一下。
18:20:18　　
做硬件的不如做软件的，fpga是一个产品的最底端，夕阳?，看看华为逻辑的就知道。
20:49:27　　
同问！！！！！
10:28:30　　
还是都有些了解好
21:47:34　　
johuang 发表于
做硬件的不如做软件的，fpga是一个产品的最底端，夕阳?，看看华为逻辑的就知道。 ...
呵呵，不了解，也正捉摸这个事情了，真愁啊！
21:50:39　　
我_有_病 发表于
还是都有些了解好
之前自己也这样想，可是都没有弄好一个了。
高级工程师
07:37:03　　
说来不是211进华为真难啊，我们学校华为公司每年也就召走几个人
09:02:29　　
如果可以的话软件为主硬件为辅，不过你的学历到是不错啊。
11:41:25　　
其实这个问题在哪行哪业都存在，答案很简单，你能做到最好，综合能力最强，你的前景就一定会好。一句老话，360行行行出状元嘛。
从市场上来讲，FPGA的应用数量、应用领域是逐渐提升和扩展的，显然需要更多人的人从事这个行业，但这同时就意味着FPGA不仅仅是FPGA这么一个词了，28nm制程以后，FPGA领域的细分就更加厉害，它的设计方式、产生附加值的领域也更加多样化，比如你可以搞算法或者接口，可以搞IP，可以搞图像处理，可以偏硬或者偏软，但是以后的职业必然需要你对FPGA这个行业有着更广阔的了解才行，你只有做到总体掌握、重点突破、有专长但不局限才能立于不败，至于哪方面前景更好更适合你，自己应该多看多听加强了解。
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本帖子已过去太久远了，不再提供回复功能。初学者应该如何学习FPGA；FPGA作为一种高新的技术，已经逐渐普及到了各行；行业都无处不在它的身影，从1985年第一颗FPG；年头，从当初的几百个门电路到现在的几百万门、几千；现在几元的超低价，可谓是出现了翻天覆地的变化；无论是社会的需求也好，还是技术的成熟度也好，已经；更少的成本，并以最快的速度掌握一种新的前沿技术，；助；1.1什么是FPGA？；FPGA
初学者应该如何学习FPGA
FPGA作为一种高新的技术，已经逐渐普及到了各行各业，无论是消费类、通信类、电子
行业都无处不在它的身影，从1985年第一颗FPGA诞生至今，FPGA已经历了将近20多个
年头，从当初的几百个门电路到现在的几百万门、几千万门……，从原来的上千元的天价到
现在几元的超低价，可谓是出现了翻天覆地的变化。所以当前正是学习FPGA的最好时机，
无论是社会的需求也好，还是技术的成熟度也好，已经达到了前所未有的高度，我们可以花
更少的成本，并以最快的速度掌握一种新的前沿技术，对我们的未来发展将会是非常大的帮
助。作为一个FPGA的初学者必须要了解以下几个问题：什么是FPGA？为什么要学习FPGA？如何去学FPGA？
1.1 什么是FPGA？
FPGA是Field Programmable Gate Array的缩写，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、
CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中
的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数
有限的缺点。 FPGA诞生于1985年，当时第一个FPGA采用2μm工艺，包含64个逻辑模
块和85000个晶体管，门数量不超过1000个，由名为Ross Freema所发明，当时他所创造
的FPGA被认为是一个不切实际发明，他的同事Bill Carter曾说：“这种理念需要很多晶体
管，并且那时晶体管是非常珍贵的东西。”，所以人们认为Ross的想法过于脱离现实。但是
Ross预计：根据摩尔定律（每18个月晶体管密度翻一翻），晶体管肯定会越来越便宜，因
此它就越来越常见。在短短的几年内，正如Ross所预言的，出现了数十亿美元的现场可编
程门阵列（FPGA）市场。但是可惜的是，他无法享受这一派欣欣向荣的景象，在1989年
Ross Freeman就与世长辞了，但是它的发明却持续不断地促进电子行业的进步与发展。我们
都知道构成数字逻辑系统最基本的单元是与门、或门、非门等，而他们都是用三极管、二极
管和电阻等元件构成，然后与门、或门、非门又构成了各种触发器，实现状态记忆，FPGA
属于数字逻辑电路的一种，同样由这些最基本的元件构成。一个FPGA可以将上亿个门电路
组合在一起，集成在一个芯片内，打破以往需要用庞大分立门电路元器件搭建的历史，不仅
电路面积、成本大大减小，而且可靠性得到了大幅度的提升。一般的FPGA内部是由最小的
物理逻辑单位LE、布线网络、输入输出模块以及片内外设组成，所谓的最小物理逻辑单元
是指用户无法修改的、固定的最小的单元，我们只能将这些单元通过互联线将其连接起来，
然后实现用户特定的功能。一个LE由触发器、LUT以及控制逻辑组成，可以实现组合逻辑
和时序逻辑；随着FPGA集成度的不断增加，其内部的片内外设也越来越多，内部可集成
SRAM、Flash、AD、RTC等外设，真正实现单芯片解决整个系统功能的目的。所以我们所
理解的FPGA最底层是一些实实在在的门电路构成，然后由门电路构成最小的物理逻辑单
元，然后通过布线层将这些最小物理逻辑单元连接成用户需要的特定功能，我们所需要控制
的是布线层之间的互连开关，这也是我们编程的对象，通过这些开关来改变功能。当今的
FGPA按工艺分主要有SRAM工艺和Flash工艺（工艺是针对它们的编程开关来说的）两类，
SRAM工艺的FPGA最大的特点是掉电数据会丢失，无法保存，所以它们的系统除了一个
FPGA以外，外部还需要增加一个配置芯片用于保存编程数据，每次上电的时候都需要从这
个配置芯片将配置数据流加载到FPGA，然后才能正常的运行；但是Flash架构的FPGA掉
电不会丢失数据，无需配置芯片，上电即可运行，它的特点非常类似ASIC，但是又比ASIC
更加的灵活，可以重复编程。在一些小规模的公司或者产品量不是很大的时候往往更倾向于
用FPGA来取代ASIC，不仅能够降低风险，而且能够降低成本。
1.2 为什么要学习FPGA？
FPGA从诞生以来，经历了从配角到主角的过程，从初期开发应用到限量生产应用再到大
批量生产应用的发展历程。从技术上来说，最初只是逻辑器件，现在强调平台概念，加入数
字信号处理、嵌入式处理、高速串行和其他高端技术，从而被应用到更多的领域，正因为其
飞速的发展，让更多学FPGA的人看到了希望，其广阔的前景正是我们选择的原因之一。
广阔的发展前景据市场调研公司Gartner Dataquest预测，2010年FPGA和其它可编程
逻辑器件(PLD)市场将从2005年的32亿美元增长到67亿美元，未来还将有不断往上增长的
趋势。FPGA及PLD产业发展的最大机遇是替代ASIC和专用标准产品(ASSP)，由ASIC和
ASSP构成的数字逻辑市场规模大约为350亿美元。由于用户可以迅速对PLD进行编程，按
照需求实现特殊功能，与ASIC和ASSP相比，PLD在灵活性、开发成本以及产品及时面市
方面更具优势，所以未来FPGA将会是一个非常有前景的行业。 FPGA由于其结构的特殊
性，可以重复编程，开发周期较短，越来越受人们的青睐，它的特点也更接近ASIC，ASIC
比FPGA最大的优势是低成本，但是FPGA的价格现在也是越来越低，例如：Actel的Nano
系列更是打破了FPGA的价格屏障，提供超过50种低于1美金的FPGA，在一定程度上已
经可以与ASIC相抗衡。根据当前发展的趋势，未来的FPGA势必将会取代一部分ASIC的
市场，虽然根据摩尔定律(Moore’s Law)：每18至24个月能在相同的单位面积内多挤入一倍
的晶体管数，这意味着电路成本每18至24个月就可以减半，但这只是指裸晶(Die)的成本，
并不表示整个芯片的成本减半，这是由于晶圆制造更前端的掩膜(Mask)成本、晶圆制造更后
端的封装(也称为：构装、包装)成本、人力成本等都不会随摩尔定律而变化，反而芯片的成
本有上升的趋势，所以过去许多中、小用量的芯片无法用先进的工艺来生产，对此不是持续
使用旧工艺来生产，就是必须改用FPGA芯片来生产…… 因此，未来的趋势告诉我们，FPGA
将成为21世纪最重要的高科技产业之一，特别是国内的FPGA市场，更是一个“未开垦的处
女地”，抓住现在的机遇意味着为我们将来的产品提供更多的竞争力。
2． 提供更多就业机会虽然FPGA市场的广阔，但是FPGA的技术人员是极度地缺乏，其
原因是还未得到高校的重视，很多学校都未开FPGA的课程，导致学生毕业后连什么是
FPGA，什么是Verilog都不知道，失去了很多就业的机会。很多公司跑遍全国各个城市招聘
FPGA工程师，但通过考试发现懂FPGA和Verilog的学生却寥寥无几，尽管公司每年都对
招聘FPGA人才寄予了很大的希望，但每次都失望而归，都深深地体会到招聘FPGA开发
工程师困难重重。由此可见在应届毕业生中熟练掌握FPGA的学生属于稀缺资源，然而企业
为培养FPGA开发工程师无不付出沉重的代价，所以对于在校电类专业的学生来说，这就是
打造个人差异化竞争力的机会，事实上只要掌握FPGA就能够找到一份薪水更好的工作。当
前受金融危机的影响，对学生的就业更是巨大的考验，据教育部的统计，2008年，全国普
通高校毕业生达559万人，比2007年增加64万人，2009年高校毕业生规模达到611万人，
比2008年增加52万人，如此多的大学生面临着就业的问题，如果不具备一定的技能，将会
淹没在大学生的潮流之中而找不到理想的工作，而学习FPGA可以帮助学生多一技之长，大
大提高就业的机会。 3．具有更大的技术扩展空间我们都知道，以前IC半导体产业一直是
国内比较薄弱的产业，与国外的发展步伐相比还差甚远，我们所用的IC大部分都来自欧美
地区，国内拥有自主产品的IC技术不多，多半需要引进国外先进的IC设计技术，但是自
2000年以来，中国大陆的IC设计企业如雨后春笋般迅速涌现，企业数量5年增加了4倍多，
2005年已经达到500多家，销售收入过亿元人民币的设计企业达到17家，其中两家超过5
亿元。概括地讲，中国的IC设计公司可以分为四类，第一类是国有IC设计公司，一般是承
担政府研发任务的研究所转制后设立；第二类是由系统厂商的设计部门独立出来的IC设计
公司；第三类是民营IC设计公司，以海归型为主；最后一类是外资IC设计公司。所以IC
设计也是未来发展的一个重点方向，将会是国家大力扶持的产业之一，而IC的设计人员所
必须掌握的是FPGA的技术，在芯片流片之前都是通过FPGA来进行前期的设计验证，用
的语言也是FPGA的设计语言，只是在后端的设计中才用到IC设计的特定技术，所以IC
设计人员必定是懂得FPGA设计的人，掌握FPGA的技术是通往IC设计殿堂的必经之路，
学习FPGA有助于给我们更大的技术扩展空间。
1.3 怎样学FPGA？
既然FPGA对我们如此的重要，那对于初学者的我们又应该如何去学呢？学习一样知应
该有好的老师教导，我们才能更快的掌握，可惜的是大部分的学校未开相关的课程，也缺少
相关专业的老师，我们如何能够找到一个捷径或方法帮助我们学会这么极具竞争力的技术，
让我们通向成功的殿堂呢？作者觉得应该需要有步骤，有目的、循序渐进地掌握相关的技术，
作者从接著到系统学习FPGA差不多有两年时间了，学习时间不长但有着一些成长的经历和
经验，也希望在此能与大家一起分享。
掌握FPGA编程语言在学习一门技术之前我们往往从它的编程语言开始，就如学习单片
机一样，我们从C语言开始，掌握了C语言，开发单片机就不是什么难事了。学习FPGA
也是如此，FPGA的编程语言有两种：VHDL和Verilog，这两种都适合用于FPGA的编程，
VHDL比Veirlog早出现，由美国的军方组织开发，在1987年成为了IEEE的标准；Verilog
则是由民间一家普通的公司私有财产转化而来，基于其优越性，在1995成为了IEEE标准。
VHDL在欧地区应用的较为广泛，而Verilog在中国、美国、日本、台湾等地应用较为广泛，
笔者比较推崇的是Verilog，因为它非常易于学习，很类似于C语言，如果具有C语言基础
包含各类专业文献、中学教育、高等教育、幼儿教育、小学教育、行业资料、外语学习资料、文学作品欣赏、12初学者应该如何学习FPGA等内容。　
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