AI芯天下丨产业丨“成长快乐”的国产FPGA已看到甜蜜点

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前言:

CPU、GPU、DSP、FPGA这四大类计算芯片中,FPGA更容易实现完全自主可控。

FPGA设计流程中用到EDA和IP需要芯片厂商向客户提供,以适应客户的要求。

全球几家市占率较高的几家FPGA公司都是向客户提供自家的EDA工具,FPGA的设计更容易摆脱国外EDA和IP公司的限制。

作者 | 方文

图片来源 |  网 络

AI芯天下丨产业丨“成长快乐”的国产FPGA已看到甜蜜点

FPGA画不出[大饼]

单纯讲FPGA,即便AI和5G双加持,但其依然会是一个小而美的市场。

根据Gartner的统计数据,全球FPGA市场规模在2021年是82.94亿美元,到2025年达到125.21亿美元,基本上每一年的同比增长在10%-12%之间。

因此,总体上全球FPGA市场还是允许独立FPGA厂商去做增量的,可能会在诸如高性能运算领域遇到明显的壁垒。

但其他领域的机会并不会因为巨头并购而减少,最终还是要以产品的性价比和性能来说话。

在通信、工控和设计支持方面,国产FPGA依然会有大量的替代和新增的发展空间。

因此,从传统的FPGA应用以及后续新兴应用来看,国产FPGA还没到抉择独立还是被并购的时候,提升产品力是当下的首要任务。

不过,以长远计,FPGA市场小而美的特性就会成为国产FPGA的枷锁,这是市场容量决定的,否则便会有大量的创新资源被浪费,无端地增加企业的成本,结果还是会有人顶不住选择退场。

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左手[砸钱] 右手[扣缝]

行业中有句老话,[造芯就是砸钱],相比来说,FPGA砸的更狠。

然而,FPGA常年被国外垄断,受制于知识产权壁垒和EDA,我国FPGA发展在近十余年才开始陆续入局。

FPGA研发的技术含量很高,无论从逻辑单元数量到制程工艺等国内外厂商均有差距。

虽然FPGA投入过大,但不同的产品功能、客户群体、市场竞争环境都会影响公司的整体情况,这种情况之下,国产FPGA更难了。

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目前阶段,对于国内FPGA厂商来说,最重要的还是替代市场。

国内厂商性价比优势,都是国外厂商无法比拟的。2021年上半年,紫光同创完成新一轮增资,增资之下必然就是研发投入的持续加码。

利润逐步转正,但投资力度不降反增,国产FPGA和其他芯片厂商的路途一样,摆在面前的便是等待利润突破红线。

实际上,除了科创板上的三家企业,国内仍有许多国产FPGA厂商,包括易灵思、高云半导体、京微齐力等。

国产FPGA往[双路线]发展

①国内FPGA公司正在逐步进入28nm,瞄准中型FPGA市场,竞争将会逐渐激烈。

国产FPGA可从两个方向打造差异化优势:一方面集成更多的逻辑单元,提升逻辑密度;

另一方面,向专用且兼具灵活性的方向发展,针对特定细分场景进行优化。

②从系统结构来看,更先进工艺、更高速电路结构、复杂异构SoC将是FPGA未来趋势。

目前国际主流FPGA芯片公司逐渐形成了在FPGA芯片中加入处理器的技术路线,并形成了可编程系统级芯片这一产物。

与传统FPGA芯片不同,系统级芯片的特点是单芯片高度集成了电子信息设备所需的CPU、FPGA、存储接口、I/O 外设接口甚至AI专用引擎等所有模块,单颗芯片可完成应用场景所有功能需求。

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国产FPGA迈向高端的挑战

当前,我国发展FPGA主要面临技术、市场和生态等多方面挑战。

软件是亟待突破的一大瓶颈。在开发新产品的同时,还需开发软件工具、不断维护IP和生态系统,对技术和资金储备较弱的厂商来说难度较大。

在市场应用方面,国产FPGA也面临商业模式和生态上的痛点,关键在于如何迅速切入现存长尾市场中的高量细分市场。

国产FPGA想要在高端和极高端市场成功突破,自然也需要先进工艺制程的支撑。

但国内晶圆代工厂与台积电、三星这样全球领先的晶圆代工厂仍有明显的差距,这给国产高端FPGA实现完全自主可控带来了挑战。

除了制造方面的挑战,与高端、极高端FPGA芯片相适应的FPGA EDA工具,包括传统的前端RTL-VHDL/Verilog综合工具,以及后端布局布线工具的自主研发与自主产权同样是国产高端FPGA实现突围的挑战。

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FPGA成功[上位]需要[摸高]

尽管经历了数年来的高速发展,但如今的AI技术依旧在持续推陈出新,从而导致这一赛道不断会出现新的演算方法。

从2012到2021年的近十年间,AI分类模型创新的数量正逐年递增。

模型的不断推陈出新,也对硬件的性能提出了更高要求,这就需要芯片企业分别针对硬件和算法去做优化。

更何况,如今的算法优化不仅仅只停留在软件层面,还需要历经实际应用落地的验证和考核。

尤其是落实到大量边缘端设备的部署上,各种未知性因素随时都会对芯片的软硬协同构成巨大的挑战。

MRFR预计,在5G和AI的推动下,2025年全球FPGA市场规模有望达到125亿美元,年复合增长率为10.22%,其中亚太地区是重要的增量市场。

2021年到2026年中国FPGA市场规模有望占到全球FPGA市场规模的一半以上,中国将成为FPGA公司的必争之地。

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导致FPGA行业内卷的原因

在现在的FPGA公司里,需要不断投资20nm、14nm、7nm等先进工艺,国内现在已经有在投资7nm工艺的公司了。

尽管现在使用高性能的高端工艺,但是芯片的功耗迟迟没有降下来,芯片尺寸也越来越大。

芯片的价格逐渐高涨。因为研发成本、流片费用、生产原料成本都需要靠量来平摊。

中国的FPGA公司并不是一定要维持竞争,并不一定需要互相内卷。

每家公司立足于独特的存量细分市场,共同挖掘增量市场,在海量的中国本土市场中不断发展,这样大家都能够快速进步,提升我们国产FPGA在国际舞台的竞争力。

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结尾:

芯片是一个高技术壁垒、资本密集的行业。在当前竞争激烈的环境中,行业正进入所谓空窗期,高额的研发投入或将成为很多国产半导体厂商的常态。

部分资料参考:yanbintalk:《FPGA芯片国产化的前景》,半导体产业纵横:《国产FPGA,从负增长到正增长》,与非网eefocus:《小芯片撬动大市场,国产FPGA乘风破浪正当时》,雷锋网:《不怕EDA被卡脖子,国产高端FPGA突破“技术铁幕”》

       原文标题 : AI芯天下丨产业丨“成长快乐”的国产FPGA已看到甜蜜点

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