中科億海微探路自主可控FPGA芯片：未來(lái)不再被西方“卡脖子”

FPGA芯片，一個(gè)特別專業(yè)又燒錢的領(lǐng)域。

在網(wǎng)易科技的《致前行者》節(jié)目中，魏少軍、趙偉國(guó)和楊瀾曾談到2018年中國(guó)進(jìn)口芯片3120多億美元，相當(dāng)于石油、鋼鐵、糧食進(jìn)口的總額，可見(jiàn)芯片行業(yè)的重要性。對(duì)于一般大眾來(lái)說(shuō)，往往只知道CPU（中央處理器）和GPU（圖形處理器），卻忽視了數(shù)字核心處理芯片家族還有另外一名“成員”—;FPGA。

資料顯示，F(xiàn)PGA全稱是Field Programmable Gate Arrays（現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列），通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)芯片進(jìn)行硬件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的電路功能，被譽(yù)為“萬(wàn)能芯片”。FPGA廣泛應(yīng)用于航空航天、通信、工業(yè)控制、計(jì)算和存儲(chǔ)、汽車電子、醫(yī)療器械、儀器儀表、廣播和消費(fèi)電子等行業(yè)，是新興的大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、5G、人工智能和自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域不可或缺的重要元器件。

高度壟斷的FPGA芯片行業(yè)

據(jù)了解，F(xiàn)PGA芯片的技術(shù)門檻非常高，一直處于美國(guó)公司的壟斷之下。處于領(lǐng)跑地位的賽靈思在該領(lǐng)域深耕了30多年，積累了豐富的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，建立了完整的FPGA生態(tài)環(huán)境，與Intel、Lattice、Microsemi等公司一起形成了堅(jiān)實(shí)的壁壘，具有絕對(duì)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

在這個(gè)高度壟斷的FPGA芯片行業(yè)，中國(guó)還處于后發(fā)且弱勢(shì)的地位。在2010年左右，隨著FPGA部分專利技術(shù)開(kāi)始到期以及國(guó)內(nèi)對(duì)FPGA芯片重要性認(rèn)識(shí)的進(jìn)一步提高，中國(guó)才逐漸出現(xiàn)了幾家FPGA芯片設(shè)計(jì)企業(yè)。

在第二屆絲路商業(yè)航天大會(huì)上發(fā)布的“2019商業(yè)航天30強(qiáng)”榜單中，我們看到了一家研發(fā)FPGA芯片的公司—;—;中科億海微。網(wǎng)易科技借此專訪了中科億海微公司總裁魏育成博士。

中科億海微公司總裁魏育成博士

據(jù)介紹，魏育成博士多年致力于航空遙感載荷系統(tǒng)集成與服務(wù)、地理空間大數(shù)據(jù)處理分析、人工智能芯片等領(lǐng)域的科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用推廣的工作。

談及為何他領(lǐng)導(dǎo)的中科億海微公司會(huì)選擇FPGA芯片領(lǐng)域時(shí)，魏育成博士對(duì)網(wǎng)易科技表示，中科億海微的技術(shù)團(tuán)隊(duì)源于中科院電子所，2017年團(tuán)隊(duì)創(chuàng)業(yè)時(shí)已經(jīng)在研究所有十余年的全正向FPGA設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，公司成立后仍然堅(jiān)持自主可控的正向設(shè)計(jì)技術(shù)路線。這條路對(duì)于初創(chuàng)企業(yè)而言，一開(kāi)始會(huì)比較艱難，因?yàn)閳F(tuán)隊(duì)除了要掌握硬件電路設(shè)計(jì)方法，還要有自主的架構(gòu)設(shè)計(jì)以及EDA軟件工具設(shè)計(jì)能力，與一些FPGA創(chuàng)業(yè)公司采用的“跟隨”和“仿制”策略相比，中科億海微走的道路對(duì)團(tuán)隊(duì)的要求更高，但相比而言，“困難的事情容易成功”—;—;為了讓中國(guó)人的FPGA在世界上占有一席之地，需要首先把基礎(chǔ)打扎實(shí)。

他坦言：“FPGA這一類通用邏輯芯片長(zhǎng)期以來(lái)是我國(guó)‘卡脖子’的問(wèn)題，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)95%以上的FPGA產(chǎn)品是美國(guó)的公司在提供，一旦美方禁運(yùn)，后果不堪設(shè)想”。有鑒于此，中科億海微公司致力于自主設(shè)計(jì)芯片架構(gòu)、電路和EDA軟件，同時(shí)選擇國(guó)內(nèi)流片以及封測(cè)工藝，以期實(shí)現(xiàn)FPGA芯片的自主可控。

據(jù)魏博士介紹，中科院電子所早在2005年就開(kāi)始了FPGA學(xué)科布局，組建了可編程芯片與系統(tǒng)研究室，2017年順應(yīng)國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，研究室整體轉(zhuǎn)制成立中科億海微公司，致力于FPGA科技成果的產(chǎn)品化和產(chǎn)業(yè)化。因此中科億海微雖是一支市場(chǎng)上的新生力量，但擁有15年的自主FPGA芯片研制技術(shù)積累，形成了一支涵蓋集成電路硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、測(cè)試、搞輻照加固、可靠性保障、產(chǎn)品應(yīng)用推廣等技術(shù)方向的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，其中博士和碩士占比55%，高級(jí)專業(yè)技術(shù)職務(wù)人員占比達(dá)到了12%。

2019年，中科億海微也完成了A輪融資。

礪志創(chuàng)芯 產(chǎn)業(yè)報(bào)國(guó)

FPGA芯片跟航天領(lǐng)域是如何結(jié)緣的呢？魏育成博士表示，在外太空環(huán)境下，芯片是很脆弱的，尤其對(duì)含有大量SRAM存儲(chǔ)單元的FPGA芯片。因?yàn)橥馓沾嬖诖罅康膸щ婋x子和宇宙射線，會(huì)對(duì)芯片會(huì)造成硬損傷或軟錯(cuò)誤，從而對(duì)系統(tǒng)載荷造成極大的影響。普通的商業(yè)級(jí)FPGA芯片在外太空中無(wú)法保障長(zhǎng)期可靠工作，因此需要進(jìn)行抗輻照加固設(shè)計(jì)的宇航級(jí)高可靠FPGA芯片。

多年來(lái)，國(guó)內(nèi)航天、國(guó)防等領(lǐng)域?qū)PGA芯片高度依賴進(jìn)口，使用成本極高。對(duì)于很多商業(yè)航天來(lái)說(shuō)，其本身衛(wèi)星的成本就不高，如果大量使用國(guó)外宇航級(jí)芯片，成本就會(huì)hold不住。同時(shí)受瓦森納條約的限制，國(guó)外的高可靠FPGA芯片對(duì)中國(guó)是禁運(yùn)的。因此，打造低成本、高可靠的FPGA芯片是商業(yè)航天現(xiàn)階段的痛點(diǎn)。在這種情況下，中科億海微研制成功300萬(wàn)門級(jí)ER2C3000-H型高可靠FPGA芯片，抗單粒子翻轉(zhuǎn)能力可以提升1~2個(gè)數(shù)量級(jí)，可以滿足商業(yè)航天的特殊需求。

除了航天領(lǐng)域，中科億海微還瞄準(zhǔn)軍工、信息安全、工業(yè)控制、現(xiàn)代通信等行業(yè)應(yīng)用需求，不斷提升企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力，擴(kuò)展FPGA產(chǎn)品類型，2019年成功研制出基于國(guó)產(chǎn)先進(jìn)工藝的FPGA IP核，同時(shí)研制出高性價(jià)比的千萬(wàn)門級(jí)FPGA和高性能功耗比的百萬(wàn)門級(jí)FPGA系列產(chǎn)品，可以滿足更多的行業(yè)應(yīng)用需求。

據(jù)介紹，“礪志創(chuàng)芯 產(chǎn)業(yè)報(bào)國(guó)”是億海微的核心價(jià)值觀，未來(lái)，億海微的目標(biāo)也是希望把產(chǎn)品、服務(wù)、創(chuàng)新做到極致，魏育成表示：“我們的理想是經(jīng)過(guò)5至10年的努力讓中國(guó)人的FPGA在世界上有一席之地。”