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  • 【高云半導體】出貨破1500萬片,這家國產FPGA廠商悄悄做到了!

  • 2019-04-25 17:49 1847



2017年,一起中資背景企業對美國芯片廠商的并購低調進行中,同年9月,美國總統特朗普以“國家戰略安全”為由親自下達了否決并要求雙方永久性放棄收購的行政指令,徹底點燃了輿論熱點,即便這家定位中低端市場的美國企業已經陷入市場份額下降、人才流失和技術產品更新停滯的困境。


這不是中資公司第一次收購美國芯片企業受阻,但美國政府介入之后,事件走向又仿佛歐·亨利式的故事結局,意料之外又在情理之中,只因為故事的主角是軍工、航天技術的核心器件——FPGA(現場可編程門陣列


圖:高云半導體資深產品市場經理 Ivy Zhao


在四月份的CITE 2019現場,“芯片大師”(立創商城旗下芯媒體)專訪了中國FPGA領域代表企業——高云半導體(GOWIN),恰逢高云FPGA累計出貨突破1500萬片大關,我們期望深入了解這家FPGA“中國芯”廠商的收獲與展望。


產業面貌 Industry


作為重要性比肩CPU、DSP、ASIC的典型集成電路芯片,現場可編程門陣列(FPGA)在很多芯片從業者眼中卻是“小而美”的代表——因為其編程靈活性、高性能、短開發周期,同時FPGA是摩爾定律出現后20年才誕生的后起之秀,整體市場規模不大且以高端市場為代表,目前已經從航天、軍工、通信延伸至汽車、工控和消費電子領域。


行業流傳的一個故事中,某些用途不便描述的FPGA單價賣到了500萬美元。


“橡皮泥芯片”

因為通過軟件編程來控制邏輯門陣列和硬件資源,FPGA實現了芯片設計根據需求來實時更改(甚至通過網絡遠程完成),所以有“橡皮泥芯片”或“萬能芯片”的說法。


憑借這種能夠顯著優化設計效率、開發周期的特性,FPGA比純定制的ASIC和硬件完全固化的CPU在快速研發部署和降低單次設計成本上更具性價比,為很多廠商和應用場景打開了想象空間。同時,較大的芯片面積、并行計算方式在某些任務上運算效率更高。


行業特征

圖:2018年全球主要FPGA廠商


作為主要通用芯片的一員,FPGA總體設計難度和進入門檻極高,根據Gatner發布的數據,行業呈現頭部廠商高度壟斷的態勢,我們總結認為這是由于以下三點特征決定的:


一是應用復雜且特殊性強,如軍工和航天級產品涉及敏感的航天器、雷達和精確制導武器,消費市場產品設計需要考慮到多種使用需求和硬件資源;二是非常依賴軟件編程,FPGA的編譯、仿真等需要一整套完整、專用的軟件工具和生態;三是IP和制程門檻,行業領先廠商建立了從底層指令集、IP到軟硬件的專利優勢,隨著行業前兩大廠商相繼邁入10nm時代,先進制程FPGA的對廠商設計能力、成本控制是很大的考驗。


FPGA市場固然進入門檻高且未來將愈發依賴技術和資金,但中國企業并非沒有機會。


圖:基于28nm的高云第三代產品應用


從下游應用來看,一部分需求如數據中心、醫療、AI視覺處理等已經能夠支撐FPGA較高的成本,其中這些領域不少廠商已經開始采用本土FPGA供應商提供的方案。同時,美國兩家頭部廠商逐漸將研發重心轉向高端市場已成趨勢。我們判斷,一方面國際巨頭逐漸退出的中低密度市場將給本土廠商帶來替代機會,況且FPGA是國內亟需替代的芯片,二是內生市場體量擴大,有助于培養本土FPGA企業走向高密度、高附加值領域


圖:高云晨熙家族的產品特性


截至2019年3月底,高云半導體宣布累計出貨1500萬片,成功進入工業、車載、通信、家電、消費及IoT等領域,在本土廠商和民用領域已經位居前列。針對芯片大師提出的一些問題,下面是對高云半導體資深產品市場經理 Ivy Zhao的專訪。



對話高云 Dialogue with GOWIN


“芯片大師”:謝謝Ivy接受我們的專訪,FPGA尤其是本土廠商的產品對很多工程師用戶尚且陌生,今天現場借CITE的機會,請您給我們介紹一下高云?


Ivy Zhao:好的,高云半導體成立于2014年1月,2016年底我們發布小蜜蜂和晨熙兩大家族的FPGA產品,到2018年底高云累計出貨量突破了1000萬片。高云的產品基于市場需求走技術創新和差異化設計路線,其中小蜜蜂家族主要面向低密度FPGA市場,具有低功耗、瞬時啟動、低成本、非易失性、高安全性、封裝類型豐富等特點。晨熙家族產品作為中密度FPGA典型代表,采用了成熟的55nm SRAM制造工藝,可廣泛應用于通信網絡、工業控制、工業視頻、服務器、消費電子等領域。


圖:主打低密度、低功耗的小蜜蜂家族


1第一顆車規FPGA芯片將于今年年底推出


“芯片大師”:FPGA誕生較晚但發展迅速,已經發展成為應用非常廣泛的芯片,除了傳統市場高云的產品針對熱點領域如智能汽車、AI、5G有何部署?


Ivy Zhao:是的,比如自動駕駛領域,高云的兩大家族芯片均支持MIPI接口,在多路圖像匯聚和處理上我們已經推出了解決方案,在電動汽車的中控顯示上我們已經有成熟的車載顯示方案供客戶選擇。


圖:高云展示的車載顯示方案


并且針對AI、邊緣計算等領域,我們將在今年推出一款100T的FPGA芯片,配備12路高速Serdes,更高的密度和帶寬能夠實現這些領域的復雜算法,進軍高密度、高附加值領域也是高云的長期發展目標。


圖:高云半導體產品路標



“芯片大師”:具體而言,高云在汽車領域的耕耘是否意味著將有標準認證的車規芯片投入市場?如果有,能否透露這方面的細節?


Ivy Zhao:是的,高云此前已投車規晶圓來制造芯片,車規方面的認證正在進行中,預計第一顆通過認證的車規芯片將在今年的12月份跟大家見面。按照目前情況來看,有可能是第一顆本土車規FPGA芯片。


圖:高云各應用領域成功案例(部分)


2兩年,從100萬片到1000萬片


“芯片大師”:過去的兩年全球半導體市場經歷了持續的周期性上漲,2018年國內芯片廠商也取得了長足的進步,這方面請教一下高云半導體有沒有相關的數據跟我們分享?


Ivy Zhao:是的,過去兩年對于高云半導體也有如此。我們的芯片年出貨量從2017年的100萬片提高到2018年的800+萬片,增長率達到800%,但一方面是因為我們基數并不大,另一方面我們認為FPGA市場還大有潛力可挖,我們很期待2019年的出貨量數據。


筆者注:截至發稿前高云4月份發布的數據顯示,FPGA累計出貨量已突破1500萬片。


高云目前的市場策略是兩條路線同步在走,一條針對是中低端的市場主打差異化和技術創新的設計,比如小蜜蜂家族集成Cortex-M3內核的GW1NS系列,超低功耗的GW1NZ系列;另外高端方面我們瞄準未來的5G、AI和自動駕駛需求,推出高密度產品,比如基于28nm、115K級別的GW3AT系列。


3長期:本土FPGA機遇大于挑戰

圖:高云的全球布局


“芯片大師”:除了上述提到的行情波動,2018年芯片領域發生的另一件大事是貿易摩擦,FPGA作為核心的芯片是否意味著將面臨一些阻礙?長遠來看,您認為全球市場和不確定因素對本土FPGA廠商是挑戰還是機遇?


Ivy Zhao:高云半導體是全球布局的公司,除了中國市場,我們在歐洲、美洲和亞太其他國家都有部署,就目前來看我們的產品出口并未受到影響。


長期來看我認為是機遇大于挑戰。我們最大的挑戰歸根到底來自于時間,大部分國內FPGA企業起步較晚,落后國際頭部企業較長時間(筆者注:FPGA發明于1985年,本土廠商大多成立于2010年后),造成我們對FPGA的重要性認知、技術儲備、人才培養等方面都不夠。


同時,貿易摩擦讓我們對本土FPGA產品的重視達到前所未有的程度,我認為本土FPGA行業的機遇在于:一,抱定非做不可且必須做好的信念和決心,意味著將有更多廠商、資金和人才關注并投入到FPGA領域;二,從產品來看,我們的中低密度產品和國外產品的技術差距已經抹平甚至超出,未來延伸到高端市場我們仍然有信心;三,巨大的本土市場和國產替代提供了FPGA前所未有的發展良機,需要我們面向市場、夯實技術、循序漸進。



筆者按


圖:2018年FPGA地區市場分布


根據Gatner提供的數據,2018年全球FPGA市場規模約65億美元,承擔大部分FPGA芯片設計和下游應用的亞太和北美地區對的需求占比超過70%。預測認為,下游應用市場尤其是數據中心和汽車智能化的增長將推動亞洲市場占比進一步提高,未來五年內以中國為中心的亞太地區將是FPGA廠商角逐的主戰場。


圖:2018年FPGA下游應用市場分布


同時,通信、消費電子和汽車支撐了FPGA民用領域的主要需求,這里需要特別關注的是數據中心。隨著近兩年全球七大超級云計算數據中心陸續大規模部署FPGA,2018年FPGA領先廠商發布了以數據中心優先的新戰略是一個縮影。盡管微軟、亞馬遜乃至BAT等多家互聯網巨頭都有自研ASIC的舉措,但目前FPGA提供的出色算力和靈活性仍然是最優選擇。


應該看到的是,我們有龐大的增量市場和應用前景,我國FPGA企業雖然發展迅速,但整體產業起步較晚,產業規模仍較小,在可以預見的未來,通過并購獲得國外FPGA技術和市場將非常困難。


高云半導體團隊深厚的技術積淀終于結下果實,了解了高云出貨1500萬片的背后,筆者認為有幾點值得思考:


1、優先布局中低端,立足市場的差異化創新和快速迭代;

2、跟蹤主流,搶先布局新興市場;

3、正向研發,注重完善軟件工具和生態建設。


4月23日是人民海軍70周年,百尺竿頭,我們的主戰裝備跨入世界頂尖行列背后高性能的軍工芯片甚至FPGA必不可少,民用市場和廠商漸入佳境,中國FPGA自主化時代已經開啟



關于高云半導體 About GOWIN


廣東高云半導體科技股份有限公司是一家以國產現場可編程邏輯器件(FPGA)研發與產業化為核心,旨在推出具有核心自主知識產權的民族品牌FPGA芯片,提供集設計軟件、IP核、參照設計、開發板、定制服務等一體化完整解決方案的高科技企業。目前研發團隊有150余人,在中國大陸(廣州、濟南、上海)、中國香港和美國硅谷建立了研發中心,在亞太、北美和歐洲設立銷售點。于2015年Q1量產出國內第一塊產業化的55nm工藝400萬門的中密度FPGA芯片,2016年Q1推出國內首顆55nm嵌入式Flash SRAM的非易失性FPGA芯片,2018年底FPGA累計出貨突破1000萬片,2019年一季度累計出貨突破1500萬片。


附:目前高云半導體11款產品(包括4款開發板,4款小蜜蜂家族和3款晨熙家族的主流常用FPGA芯片)已上線立創商城,請點擊產品列表或下方鏈接查看


【小蜜蜂家族】

1、GW1N-LV4QN32C6/I5 

商品編號:C380546  封裝規格: QFN-32

2、GW1N-LV4LQ100C6/I5

商品編號:C380547   封裝規格: LQFP-100
商品編號:C380548   封裝規格: QFN-88


【晨熙家族】


1、GW2A-LV18LQ144C8/I7

商品編號:C380549   封裝規格: LQFP-144
商品編號:C380551   封裝規格: PBGA-256
商品編號:C380550   封裝規格: QFN-88


【FPGA開發板】


1、DK-START-GW1N4

2、DK-START-GW2A18

3、DK-START-GW1NZ1

4、DK-START-GW1N1



*本文為【芯片大師】(立創商城旗下芯媒體)原創,版權歸創作組所有,如需轉載請在后臺留言并注明來源。


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