通常來說半導體產(chǎn)業(yè)是周期性行業(yè),其周期一般為4到5年。但是隨著新技術(shù)和應(yīng)用的快速發(fā)展,現(xiàn)今半導體周期越來越短,且每一個周期都有典型應(yīng)用作為拉動點,比如過去的PC、后來的通信行業(yè)。FPGA也明顯符合這種規(guī)律。但不同的是,當ASIC和ASSP蕭條的時候,往往迎來FPGA的大發(fā)展。2008年以來的金融危機使得半導體行業(yè)平均跌幅大于10%,但是市場數(shù)據(jù)卻顯示FPGA行業(yè)依然強勁增長。危機和低迷使ASIC和ASSP制造者為謹慎起見,不敢貿(mào)然推出新產(chǎn)品,避免巨大的NRE費用。而FPGA恰好能迎合這一需求。
全球FPGA市場現(xiàn)狀和發(fā)展前景展望
當今,半導體市場格局已成三足鼎立之勢,F(xiàn)PGA,ASIC和ASSP三分天下。市場統(tǒng)計數(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。
在全球市場中,Xilinx、Altera兩大公司對FPGA的技術(shù)與市場仍然占據(jù)絕對壟斷地位。兩家公司占有將近90%市場份額,專利達6000余項之多,而且這種壟斷仍在加強。同時,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,使得國家在航天、航空乃至國家安全領(lǐng)域都受到嚴重制約。因此,研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的FPGA技術(shù)與產(chǎn)品對打破美國企業(yè)和政府結(jié)合構(gòu)成的壟斷,及國家利益意義深遠。
作為一種可編程邏輯器件,F(xiàn)PGA在短短二十多年中從電子設(shè)計的外圍器件逐漸演變?yōu)閿?shù)字系統(tǒng)的核心。伴隨半導體工藝技術(shù)的進步,F(xiàn)PGA器件的設(shè)計技術(shù)取得了飛躍發(fā)展及突破。通過FPGA器件的發(fā)展歷程來看,今后仍將朝下以下幾個方向發(fā)展:
? 高密度、高速度、寬頻帶、高保密;
? 低電壓、低功耗、低成本、低價格;
? IP軟/硬核復用、系統(tǒng)集成;
? 動態(tài)可重構(gòu)以及單片集群;
? 緊密結(jié)合應(yīng)用需求,多元化發(fā)展。
此外,集成了FPGA 架構(gòu)、硬核CPU 子系統(tǒng)(ARM/MIPS/MCU)及其他硬核IP 的芯片已經(jīng)發(fā)展到了一個“關(guān)鍵點”,它將在今后數(shù)十年中得到廣泛應(yīng)用,為系統(tǒng)設(shè)計人員提供更多的選擇。例如,以應(yīng)用為導向,在受專利保護的FPGA平臺架構(gòu)上無縫集成特定功能模塊,以形成具備行業(yè)競爭優(yōu)勢(高性價比)的獨特產(chǎn)品。Altera、Cypress?半導體、Intel?和Xilinx?公司等供應(yīng)商相繼在最近一年發(fā)布或者開始發(fā)售SoC FPGA器件。
國際FPGA業(yè)內(nèi)大頭
在FPGA領(lǐng)域,Xilinx和Altera長期穩(wěn)坐第一第二的位置。根據(jù)最新Form-10K數(shù)據(jù)顯示,其分別占有48%和41%的市場份額。其中Xilinx凈銷售額為23.1億美元,凈收入為6.3億美元;Altera凈銷售額為19.5億美元,凈收入為7.8億美元。這兩家公司一直以來是市場和技術(shù)的領(lǐng)頭羊,而剩余的市場份額被Lattice占據(jù)多數(shù)。
為了在競爭中占據(jù)主動,Xilinx與Altera新近分別宣布其下一代FPGA產(chǎn)品都將采用高k金屬柵技術(shù)的28nm工藝,以滿足諸如云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)和3G應(yīng)用等領(lǐng)域所不斷增長的帶寬需求。由于PLD器件采用更高技術(shù)的工藝節(jié)點制造,無疑可以降低成本、提升性能,尤其是能夠改進一直以來為ASIC所詬病的功耗水平,以適應(yīng)更廣闊的設(shè)計應(yīng)用。
Xilinx和Altera雖然控制世界將近90%的FPGA市場,但是他們的產(chǎn)品是大多以純FPGA為主。“平臺化”已成為FPGA一個發(fā)展趨勢,盡管Xilinx和Altera在FPGA“平臺化”方面在最近幾年也有涉及,但概念和特點比較簡單,沒有完全形成氣候。
權(quán)威市場調(diào)研機構(gòu)Gartner 2010年初的預測數(shù)據(jù)表明,F(xiàn)PGA正處于一個加速增長的市場勢態(tài)中。未來5年,市場平均增長幅度超過12.6%,這種增長幅度遠大于ASIC和ASSP市場。同時,市場數(shù)據(jù)表明其行業(yè)平均毛利大于60%。FPGA行業(yè)需要更大的市場規(guī)模,以吸引更多的使用者。預計未來5年,隨著產(chǎn)量增加,成本進一步降低,F(xiàn)PGA市場份額將會持續(xù)增大。
賽靈思:重點布局深耕中國市場
賽靈思公司目前在中國內(nèi)地設(shè)有6家辦事處,公司很多項重要的區(qū)域性業(yè)務(wù)均以中國為基地。例如,亞太區(qū)技術(shù)支持中心設(shè)在上海。另外,針對中國快速發(fā)展的PLD市場,賽靈思特別成立了兩個專門的產(chǎn)品小組分別負責數(shù)字信號處理和低成本消費電子解決方案的開發(fā)。賽靈思還在深圳和上海均建立了應(yīng)用中心和實驗室,負責DSP(數(shù)字信號處理)和低成本解決方案的開發(fā)和客戶支持。他們的主要業(yè)務(wù)包括DSP、嵌入式、無線、視頻和監(jiān)測等應(yīng)用的 IP(知識產(chǎn)權(quán))開發(fā)、參考解決方案設(shè)計和整體解決方案設(shè)計。 目前在中國內(nèi)地市場,賽靈思公司與三大分銷合作伙伴包括安富利、好利順和世健科技一起為該地區(qū)日益增長的FPGA用戶需求提供專業(yè)快捷的支持。同時,作為一家知名的無生產(chǎn)線半導體企業(yè),賽靈思公司將其低成本的CPLD(復雜的PLD)系列的生產(chǎn)外包給國內(nèi)領(lǐng)先代工廠——— 和艦科技。 拓展業(yè)務(wù)領(lǐng)域 加大中國投入。
Altera:看好中國市場
Altera亞太區(qū)副總裁兼董事總經(jīng)理 ErhaanShaikh Altera很早就認識到了中國的發(fā)展?jié)摿?,自進入中國之日起,就一直不斷加大在中國市場的投入。早在2000年,Altera公司就宣布在中國上海成立亞太區(qū)技術(shù)支援中心,這一舉措體現(xiàn)了Altera對亞太區(qū)特別是中國的長期投資策略。
中國FPGA機遇何在?
為了滿足經(jīng)濟發(fā)展和國防需求,打破美國的壟斷,中國政府多年來投入了數(shù)百億科研經(jīng)費,通過逆向工程方式仿制美國對我禁運的FPGA產(chǎn)品。但由于知識產(chǎn)權(quán)、生產(chǎn)工藝和軟件技術(shù)等多方面的限制,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。
我們不得不承認國產(chǎn)FPGA產(chǎn)業(yè)與國際巨頭還存在較大的差距,不論從產(chǎn)品性能、功能、功耗、軟件、應(yīng)用支撐上都有差距。甚至成本上,我們的優(yōu)勢也不大。
但是,中國擁有超過50億元的FPGA市場。中國的可編程器件市場仍將保持年均30%以上的增長速度。中國尤其是北京等重要研究部門急需也長期需要FPGA用于國家安全和重點應(yīng)用,比如航天航空、信息安全、知識產(chǎn)品保護等。此外,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(yīng)用。
因此,中國FPGA產(chǎn)業(yè)享有巨大的發(fā)展空間,機遇與挑戰(zhàn)并存。
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