日前，京微雅格經(jīng)營上遭遇困境在行業(yè)界引發(fā)不小的震動。有媒體聲稱，該公司在拖欠員工兩個月的薪資后破產(chǎn)，更有媒體聲稱，京微雅格是“打著自主知識產(chǎn)權的旗幟浪費納稅人的錢，甚至被某些人中飽私囊”。而后，京微雅格發(fā)布消息，“公司在經(jīng)營上發(fā)生了一定的困難，但是沒有出現(xiàn)公司倒閉的情況，核心管理團隊依然堅守崗位”。
本文想借此機會來探討下，究竟什么是FPGA?在FPGA市場需求旺盛的情境下，究竟是什么原因?qū)е略@得過核高基專項的京微雅格反而遭遇經(jīng)營困境?
什么是FPGA?
提到FPGA就不能不提ASIC，ASIC是一種數(shù)字芯片，用途廣泛，比如MP3解碼、視屏解碼等方面，前段時間伴隨著人工智能名聲大噪的寒武紀其實也是ASIC的一種。ASIC的優(yōu)點是通過固化的邏輯功能和大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，降低了芯片的成本，同時提高了產(chǎn)品的可靠性。
但是，正是因為ASIC具有針對大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)的特點，導致在小批量、個性化的產(chǎn)品市場方面，其固化的邏輯功能無法滿足需求，因此，可編程的FPGA應運而生。
FPGA是現(xiàn)場可編程門陣列，也就是一個可以在其上編程的芯片，相對于CPU的編程(CPU功能既可軟件編程也可硬件編程，但CPU主要軟件編程)，F(xiàn)PGA是硬件編程，是軟件化的硬件。用戶可以在FPGA上編程實現(xiàn)一個特殊的硬件加速算法，比如精確指導武器上的地圖匹配算法，也可以通過編程模擬CPU的微結(jié)構設計，比如飛騰發(fā)布的64核服務器芯片“火星”的SPEC2006測試有可能就是用FPGA模擬的。
目前，全球FPGA芯片市場規(guī)模大約50億美元左右，近90%的市場被賽靈思和阿爾特拉占據(jù)，剩下的殘羹冷炙則被萊迪思和美高森美瓜分，這四家美國公司基本壟斷了FPGA市場的絕大部分市場份額。
FPGA發(fā)展簡史：賽靈思和Altera雙雄爭霸
自1984年賽靈思公司推出了第一片F(xiàn)PGA——XC2064，XC2064采用2微米工藝，包含64個邏輯模塊和85000個晶體管，門數(shù)量不超過1000個，以現(xiàn)在的眼光看，這個FPGA根本無用(現(xiàn)在國產(chǎn)都能做到2000萬門)，而在當時來說亦是如此，只能在膠合邏輯領域尚存立錐之地。
直到1991年賽靈思公司推出XC4000系列FPGA后，賽靈思公司才真正走上商業(yè)化的正途，特別是FPGA可以為業(yè)界提供良好的測試能力得到了大家的青睞和認可，而XC4000系列FPGA也成為在90年代賽靈思公司主要收入來源。
FPGA雙雄之一的Altera公司在賽靈思公司推出XC2064的同時，也推出了自己的EP300系列FPGA，在隨后的日子里與賽靈思公司一并稱雄。1998年，賽靈思公司推出 Virtex系列FPGA，不僅在技術上實現(xiàn)了一次飛躍，還為公司帶來了頗為客觀的收入。隨后賽靈思并購了Philips CoolRunner，并在2000年實現(xiàn)收入突破10億美元。
在最近幾年，F(xiàn)PGA更是得到飛速發(fā)展，并逐漸形成“兩大兩小”的市場格局。
“兩大”是指賽靈思和Altera，“兩小”是指萊迪思和Actel。賽靈思和阿爾特拉著力于拼技術、拼工藝，其FPGA產(chǎn)品往往采用最先進的工藝，并且將工藝的潛力挖得很透——賽靈思和阿爾特拉的FPGA已經(jīng)開始著手采用最先進的1X nm工藝，相比之下，國內(nèi)FPGA廠商依舊在使用40nm/55nm工藝......
隨著上次競爭加劇，美國半導體公司開始了一些列并購，F(xiàn)PGA市場也迎來一次局部巨變——美高森美收購Actel，Intel收購Altera。這使賽靈思能否繼續(xù)蟬聯(lián)業(yè)界老大的地位埋下了一絲變數(shù)。
沒有FPGA，90%以上的大型軍用電子設備難以發(fā)揮作用
相對于廣為人知的CPU，在軍用領域，龍芯、申威等自主CPU已經(jīng)鋪開，而國產(chǎn)DSP也局部軍用，待可靠性和穩(wěn)定性得到充分驗證后即可鋪開。唯獨在PFGA領域，雖然低端FPGA國內(nèi)無論從事正向設計，還是從事反向設計的公司/單位都能滿足軍隊需求，但高端FPGA則基本需要進口。
對中國毫無疑問是一個隱患——因為如果沒有FPGA，90%以上的大型軍用電子設備將難以發(fā)揮作用!
以相位控制電子掃描陣列雷達(相控陣雷達)為例，一個大型相控陣雷達有幾千個TR組件(看不懂沒關系，知道它是雷達的一個極為關鍵的部件就行)，幾個TR組件組成一個小的處理單元對信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換和預處理，而每個單元就含一個FPGA芯片。而如果沒有FPGA，相控陣雷達將成為一個擺設。
相對于民間擁有大量庫存的PC和服務器CPU，一些高端FPGA僅僅用于軍事等特殊領域，因而民間鮮有庫存，而且一片幾萬元的價格，過高的渠道積壓成本使渠道商也很少去儲備。
如果要去正常訂貨，光訂貨發(fā)貨周期就要幾個月。即便向第三國購買，和中國關系較好的亞非拉兄弟國家根本不存在高端FPGA的市場需求，而有庫存的全是和美國站在同一戰(zhàn)壕的西方國家，可以設想，一旦發(fā)生戰(zhàn)爭，在現(xiàn)有庫存快速消耗的情況下，將嚴重影響高精尖武器和信息化裝備的補充。
(網(wǎng)傳該圖為J10相控陣雷達)
FPGA需求旺盛，京微雅格卻為何遭遇困境?
2003年，京微雅格的前身雅格羅技在美國硅谷創(chuàng)立，2005年與清華大學合作遷至北京，2010年京微雅格(北京)科技有限公司成立。在起步之處，由于賽靈思和阿爾特拉占據(jù)了超過90%的市場份額，并和萊迪思、美高森美等公司用近9000項專利構筑的知識產(chǎn)權壁壘，很大程度上堵死了后來者追趕的道路。京微雅格最初就因為專利限制幾乎寸步難行，只好另辟蹊徑——購買了美國CSwitch公司，以收購獲得的專利，加上一些FPGA廠商的部分到期專利為基礎，并最終成功開發(fā)出了自己的Tile架構。
2011年，在做了數(shù)年技術積累后，京微雅格走上商業(yè)化道路，當年營業(yè)收入為129萬元人民幣，2012年營業(yè)收入達305萬人民幣。在2014年和2015年1-10月，京微雅格營業(yè)收入為708.32萬元和692.46萬元。
目前，京微雅格共申請了200多項專利，并擁有90多項已授權專利。共開發(fā)了“山”、“河”、“星”、“云”四大系列產(chǎn)品，其中于今年年初發(fā)布的CME-C1采用臺積電的40nm CMOS工藝，容量達2000萬門級別，按照京微雅格的PPT，CME-C1的競爭對手是賽靈思的kintex7、Virtex-6，而且在局部性能上，京微雅格還具有優(yōu)勢，比如CME-C1的LVDS達到1.3G，Virtex-6是800M，在比如CME-C1的Serdes達10G，而Virtex-6是6.5G。
根據(jù)京微雅格的提供的數(shù)據(jù)，CME-C1基本達到了國外中低端FPGA產(chǎn)品的性能，可以局部替換國外同類型產(chǎn)品。雖然京微雅格和賽靈思、阿爾特拉等國外巨頭差距較大，但在國內(nèi)從事FPGA開發(fā)的公司中無疑是佼佼者，處于領先地位。?
因此，有媒體聲稱京微雅格是嚴重依賴政府經(jīng)費的公司，并且是“打著自主知識產(chǎn)權的旗幟浪費納稅人的錢，甚至被某些人中飽私囊。”
筆者認為這種指控未免太過誅心，在任何一個高度技術壟斷的行業(yè)，后來者要想打破前者的壟斷，很大程度上需要政府的扶持，即便是高端大氣上檔次的美國科技公司，為了打破中國對KBBF晶體的技術壟斷，也是由美國政府出資(啟動資金為15萬，后多次追加，美官方披露數(shù)據(jù)為“數(shù)百萬美元”)，由美國APC公司(聯(lián)邦國有企業(yè))與克萊門森大學合作研發(fā)，耗時6年才完成技術突破。
與此同時，中國已完成第二代晶體材料RABF的研發(fā)工作，估計美國若要打破中國對RABF晶體的技術壟斷，還必須是依靠聯(lián)邦政府出資。
另外，京微雅格確實拿出了實打?qū)嵉募夹g成果，和漢芯之流如云泥之別，所謂騙經(jīng)費指控恐怕并不妥當。
京微雅格陷入困局的原因究竟是什么?
在過去十多年里，Intel、IBM、摩托羅拉、飛利浦、東芝、三星等60多家公司曾試圖涉足FPGA領域，但紛紛遭致慘敗。這其中的原因就在于進入門檻高，主要有以下幾點原因：
首先是專利技術壁壘。賽靈思、阿爾特拉、萊迪思、美高森美等公司用近9000項專利構筑的知識產(chǎn)權壁壘，很大程度上堵死了后來者追趕的道路。即便是強如Intel，最后也是以耗資167億美元收購阿爾特拉獲得了FPGA領域的入場券。
其次是市場相對偏小。全球FPGA市場總額僅為50億美元，而Intel在2015年第四季度的營業(yè)收入就達149億美元，相對偏小的市場份額很難養(yǎng)活太多的大公司，必然導致競爭異常激烈，僅僅少數(shù)佼佼者才能屹立不倒。
最后是領導對FPGA不夠重視。從最近的新聞看，國家對CPU、存儲芯片等投入了大量資金，但對FPGA的投入則非常少，最大的動作僅僅是紫光收購萊迪思6.07%的股權。京微雅格在承接2014年國家科技重大專項FPGA研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化應用課題時，獲得了4.5億元人民幣的資金，但其中國家撥款、地方資金和企業(yè)自籌經(jīng)費也是按1:1:1配套的，而非全部國家經(jīng)費投入。
FPGA前景如何?
FPGA技術門檻極高，用途非常廣泛，可以用于航天、航空、電子、通信、導彈、雷達、高端波束形成系統(tǒng)等國防領域。比如，在2013年，美國軍事與航空電子網(wǎng)就曾報道美國國防后勤局(DLA)的官員計劃采購一批XC2V2000 Virtex-2型現(xiàn)場可編程門陣列，用于監(jiān)視、偵察和火控系統(tǒng)中紅外傳感器的數(shù)據(jù)處理。再比如國內(nèi)一些公司和科研院所專門設計供航天以及軍隊所需的FPGA。此外，F(xiàn)PGA也可被用于醫(yī)療設備，比如超聲波檢測儀、CT掃描儀、核磁共振、x射線設備等。FPGA還能被用于消費品電子、汽車電子、機器人、數(shù)據(jù)挖掘、工控等領域。
隨著機器人、無人機、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、無人駕駛、5G通信的興起，F(xiàn)PGA的市場前景會越來越廣，據(jù)Gartner統(tǒng)計，從2014年到2023年，F(xiàn)PGA的年均增長率達7%。因此，雖然FPGA市場相對于CPU市場而言，依舊會是相對小眾的市場，但市場前景在未來會保持穩(wěn)定增長狀態(tài)。
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