全球半導體市場格局已成三足鼎立之勢，ASIC (Application Specific Integrated Circuits,專用集成電路),、ASSP(Application Specific Standard Parts,，特殊應用標準產(chǎn)品)、FPGA(Field Programmable Gate Array,，現(xiàn)場可編程門陣列)三分天下,。相較于ASIC和ASSP巨大的市場容量而言，F(xiàn)PGA還只是一個小眾市場,。但是市場統(tǒng)計研究數(shù)據(jù)表明,，F(xiàn)PGA已經(jīng)逐步侵蝕ASIC和ASSP的傳統(tǒng)市場，并處于快速增長階段?，F(xiàn)階段FPGA的應用不斷擴展,，從汽車、廣播,、計算機和存儲,、消費類、工業(yè),、醫(yī)療,、軍事、測試測量,、無線和固網(wǎng),，應用領(lǐng)域正向各行各業(yè)滲透。
國外FPGA發(fā)展之路
20世紀80年代是FPGA/PLD興起的年代,，Xilinx,、Altera(2015年被Intel收購),、Lattice、Actel(2010年10月被Microsemi收購),、Quick Logic等純FABLESS設計公司都是在此年代成立的,，同時相當多的IDM公司也開始進入FPGA/PLD領(lǐng)域，到20世紀90年代,，約有50家公司從事FPGA/PLD研究,。20世紀未FPGA市場經(jīng)過一番激烈整合，許多業(yè)者不是退出PLD市場,，就是出售其PLD業(yè)務部門,，或?qū)LD業(yè)務部門分立成獨立公司，或進行購并等,，如Intel,、Philips、Agere Systems都出售其PLD部門,；AMD將PLD部門剝離出去成立Vantis,；GateFiel公司被收購；進入21世紀,，在國外目前剩下不到10家,，除Xilinx和Intel PSG(原Altera)兩家持續(xù)不斷地軍備競賽，其它的都有著各自固守的市場定位,。盡管競爭激烈,，但FPGA領(lǐng)域依然有新興業(yè)者出現(xiàn)，如受英特爾新工藝支持的Achronix Semiconductor以及MathStar等,。不過新興公司都是直奔高端應用而去,。
除了單純數(shù)字邏輯性質(zhì)的可程序邏輯裝置外，混訊,、模擬性質(zhì)的可程序邏輯裝置也展露頭角,，例如Cypress Semiconductor的PSoC(Programmable System-on-Chip)即具有可組態(tài)性的混訊電路，或如Microsemi公司也提出可程序化的混訊芯片F(xiàn)usion,，或者Quick Logic研發(fā)的CSSP(Customer Specific Standard Product),，或者也有業(yè)者提出所謂的現(xiàn)場可程序化模擬數(shù)組(Field Programmable Analog Array；FPAA)等,，相信這些都能為可程序化芯片帶來更多的發(fā)展動能,。
根據(jù)器件發(fā)展歷程以及市場應用需求發(fā)展趨勢，F(xiàn)PGA今后仍然主要朝以下幾大方向發(fā)展：第一,，高密度,、高速度、寬頻帶、高保密,；第二,，低電壓、低功耗,；第三,，低成本、低價格,；第四,，IP核復用、系統(tǒng)集成,；第五,，動態(tài)可重構(gòu)及單片集群。這些發(fā)展方向并不相互排斥,，從Xilinx和Altera最新發(fā)布的器件來看,，他們已經(jīng)結(jié)合幾種發(fā)展方向上的特點，形成功能性能更強大的產(chǎn)品,。
發(fā)展國產(chǎn)FPGA的背景
由于全球四家頂級FPGA公司Xilinx,、Intel PSG(原Altera)、Microsemi(原Actel),、Lattice全部是美國公司,，美國政府對我國的FPGA產(chǎn)品與技術(shù)出口進行苛刻的審核和禁運，使得我國在航天,、航空乃至國家安全領(lǐng)域都受到嚴重制約,。盡管多年來我國政府投入了數(shù)百億科研經(jīng)費，通過逆向工程方式仿制美國禁運的FPGA產(chǎn)品,。但由于知識產(chǎn)權(quán)、生產(chǎn)工藝和軟件技術(shù)諸多方面的限制,，仿制品種有限,，技術(shù)無法突破，難以滿足國家安全的需要,。隨著國際形勢的變化,，通過走私進口禁運產(chǎn)品的渠道可能被切斷，進口的關(guān)鍵芯片也可能被人為地嵌入后門通道或定時炸彈等模塊,，嚴重危及國家安全,。因此，研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的FPGA技術(shù)與產(chǎn)品對于打破美國企業(yè)和美國政府結(jié)合的壟斷意義深遠,。
特別是近年來針對工業(yè),、國防、航空,、通信和醫(yī)療系統(tǒng)的攻擊事件不斷增加,，航天,、軍工、工業(yè)控制和醫(yī)療等部門,，均十分關(guān)注信息的安全性,，因此電子器件產(chǎn)品的安全性也就越來越多地受到企業(yè)的重視，它們需要更能保障設計,、數(shù)據(jù)安全的FPGA器件,。由于電子系統(tǒng)內(nèi)的安全性和防篡改防護正受到越來越多的重視，因此高安全性FPGA解決方案的市場需求在不斷提升,，已經(jīng)逐漸成長為一個相對特殊但增長快速的市場,。
中國公司要在FPGA領(lǐng)域取得進步，需用新產(chǎn)品,、新技術(shù)帶給客戶更多的價值,。因此，中國FPGA企業(yè)在技術(shù)實力與全面市場開拓能力尚弱之際,，以點帶面,、找準定位，從特殊應用領(lǐng)域入手,，尋求合適發(fā)展的市場作為切入點,，形成中國FPGA的核心競爭力，也不失為一個發(fā)展國產(chǎn)FPGA產(chǎn)業(yè)的有效途徑,。
中國擁有超過60億元的FPGA市場,。十二五期間，中國的可編程器件市場保持年均30%以上的增長速度,。中國電子產(chǎn)品市場要求敏捷快速的研發(fā)周期和少量多樣的產(chǎn)品形態(tài),，最適合FPGA應用。
我國的一些重要研究部門急需也長期需要高可靠FPGA用于國家安全和重點應用,，比如航天航空,、信息安全等。這個市場足夠大,，足夠支撐FPGA研發(fā),。
國產(chǎn)化之路，產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境是關(guān)鍵
高可靠性市場需求正為中國國產(chǎn)FPGA提供了這樣一個相對有利的發(fā)展空間,。對于尚不夠強大的中國FPGA企業(yè)來說,，如能把握住這個市場，不失為一條差異化的發(fā)展路徑,。
既然有了足夠的市場,，那么我們就不要去討論市場的問題，而是要建立生態(tài)環(huán)境的問題。
1,、制造工藝技術(shù)
目前主流的FPGA廠商Xilinx,、Intel PSG(原Altera)都與Foundry公司建立了緊密的戰(zhàn)略伙伴關(guān)系，Xilinx和UMC,、東芝,、三星都有合作，而Intel PSG(原Altera)與全球最大的代工商TSMC緊密捆綁,，其技術(shù)緊跟工藝發(fā)展,。國內(nèi)目前的代工公司中芯國際、華虹宏力要肩負起重任,，與國內(nèi)FPGA公司一起在工藝技術(shù)上緊密合作,。
2、EDA軟件支持
通過高性能的EDA工具可以充分開發(fā)出FPGA芯片的產(chǎn)能,。完善的生態(tài)系統(tǒng)能夠提供給用戶更全面的設計資源,，從而突出系統(tǒng)優(yōu)勢，迅速適應各種市場應用變化,，快速搶占市場高地,。
Xilinx、Intel PSG(原Altera)兩大主流FPGA公司都和EDA設計公司合作緊密,，只要有FPGA新品面世,，EDA設計公司就可以進行支持。而國內(nèi)目前的EDA公司本身的技術(shù)能力有待加強,，與FPGA公司的合作有待完善,。目前國內(nèi)的FPGA公司除了要做產(chǎn)品外，還要開發(fā)相應的配套軟件,，各家公司的軟件無法兼容,，這無形中加大了研發(fā)成本。
3,、應用開發(fā)支持
FPGA不是終端產(chǎn)品,，其本身是一張白紙，需要由應用方案設計人員在上面勾畫出美景,。如果一個FPGA產(chǎn)品沒有好的應用支持團隊開發(fā)各類應用或參考設計，產(chǎn)品也很難在市場上有所表現(xiàn),。
結(jié)語
高端產(chǎn)品有Xilinx和Intel PSG(原Altera)雙雄把守,，特殊應用市場有Microsemi(原Actel)、Lattice死死防守,，加上四家共有的9000項專利,，已很大程度上阻礙了后者加入。
國內(nèi)技術(shù)和工藝確實暫時跟不上國外最先進的水平，但我們只要能夠達到Xilinx,、Intel PSG(原Altera)公司5--10年前的水平,，也可以滿足相當多的使用需求。FPGA國產(chǎn)化的主要瓶頸：專業(yè)人才缺,、產(chǎn)業(yè)周期長,、技術(shù)門檻高、投入資金大,。
國產(chǎn)化FPGA戰(zhàn)略必須上升到國家層面才有可能實現(xiàn)大的突破,，沒有國家的支持企業(yè)很難承受巨大的研發(fā)投入。
相信FPGA國產(chǎn)化之路將越走越順暢,。