隨著5G、AI等技術的提升，全球FPGA市場規模穩步增長，2020年全球FPGA銷售額已超過60億美元，Frost&Sullivan預計，全球FPGA市場規模將從2021年的68.6億美元增長至2025年的125.8億美元，年均復合增長率約為16.4%。這個高速增長的市場不斷吸引新的玩家加入，讓原本平靜的市場波瀾再起。
近日，瑞薩電子就宣布殺入低成本FPGA市場，這可能將和本土FPGA廠商形成了面對面的競爭。另外據筆者了解，僅僅在2021年就有至少三家本土新創企業宣布進入FPGA市場，本土FPGA企業數量增長到15家以上，未來的競爭將呈現白熱化。本土FPGA該如何突破？近日，電子創新網采訪了易靈思總經理郭晶，有著豐富FPGA開發和運營經驗的他分享了自己的洞見。
他表示，在所有的芯片領域里面，FPGA的產品研發難度是與GPU，CPU不相伯仲的，因為可編程的芯片在半導體架構上就比專用芯片要復雜得多，還需要自行開發軟件工具來配合，而且使用場景最為廣泛，對產品的一致性和可靠性的要求也最為嚴苛。這就需要匯聚芯片設計、軟件設計、制程、測試、驗證等多方面的專家、同時彼此有高度默契，才能出產品。而在銷售前后，還都需要大量的FAE和AE來做技術支持。這代表FPGA是一個高投入，因此需要高利潤才能持續的產業。
談到FPGA，他指出，但全球的FPGA的格局早在十多年前就已經進入了穩定的經濟平衡局面：頭部兩個玩家占據了70-80%的市場份額，剩下的份額由第三第四名在低端或細分市場瓜分。新進入者，如果在技術上沒有絕對的優勢，在產品成本與質量上就絕對不可能有所超越，也就因此以曇花一現告終。易靈思敢于激流勇進，就是因為我們有顛覆性的技術革新，在同等容量與性能下，有著無以倫比的功耗與成本優勢。而這些顛覆性的優勢，既突破了FPGA自身的研發與經濟效益瓶頸，也因此在應用領域，將很多以前的不可能變為現實。對于這一點，相信在熱成像領域的專家們，就深有體會。高性能+低功耗，將繼續是我們深耕的方向。
據介紹，易靈思的FPGA涵蓋40nm的Trion以及16nm的鈦金兩個系列。Trion系列的邏輯容量范圍是4K到120KLE，帶有1.5G MIPI CSI和 DDR3@1066Mbps 硬核PHY與控制器接口。在低功耗小尺寸的應用上尤為適合，目前已經在工業及熱成像相機、工控、顯示等領域獲得眾多頭部客戶的采用，并廣受好評。此外，還有兩款型號符合車規AECQ-100。鈦金系列是絕對領先的國產FPGA產品，邏輯容量達到1M LE，性能提升了3倍以上，到400Mhz-500Mhz；功耗與尺寸都只是Trion系列的1/3；在接口方面，支持1.5G&2.5G 的MIPI CSI&DSI，2666Mbps的LPDDR4的硬核PHY與控制器，1.5Gbps的LVDS，以及16G SERDES。這些特點都是特別符合超低功耗、超小尺寸，卻要高算力的各種邊緣或移動終端的設計要求。這些低功耗、小尺寸、大容量、高性能的產品優勢，主要是來自邏輯與布線資源可互換的巧妙設計，而這個就是易靈思的創新架構：Quantum。
我們都知道，FPGA從誕生到現在已經經歷近40年的發展，在這40年中，全球有60多家公司先后斥資數十億美元，前赴后繼地嘗試登頂FPGA高地，其中不乏英特爾、IBM、德州儀器、摩托羅拉、飛利浦、東芝、三星這樣的行業巨鱷，但是最終登頂成功的只有位于美國硅谷的四家公司：Xilinx（賽靈思）、Altera、Lattice（萊迪思）和Microsemi（美高森美），所以在FPGA領域，有了創新的架構還要讓客戶易用才有市場，郭晶表示創新的硬件架構突破是需要軟件工具去輔助的。
我們認為這點是我們技術突破的必要部分，而不應該成為用戶的負擔的。因此我們的用戶除了在例化專有模塊上做些代碼轉換，以及在單板上做管腳調整以外，并不需要其他額外工作。
他強調，我覺得中國市場的芯片本土化，除了解決供應問題外，還應該與用戶在應用創新上深度合作，攜手同行。中國現在可以說是全民創新的時代，很多商業模式與應用已經從跟隨者變為全球領跑者。各種創新彼此激發，已形成裂變井噴之勢。易靈思必須在芯片硬件與EDA軟件開發以外，加速招募系統應用級的研發人員。現在人才市場搶奪激烈，因此我們同時在深圳、杭州、成都，并香港與馬來西亞，擴充芯片與封裝、IP與系統方案、AI加速與嵌入式、并EDA工具的研發團隊。如果有對上述感興趣的讀者，歡迎與我們聯系。
他指出現在FPGA的應用領域正在快速融合，邊界越來越模糊。易靈思的FPGA產品特別適合機器視覺、成像與顯示、人工智能、并運動控制等技術應用，也因此會在這些相關應用領域深耕，比如汽車、機器人、工控、醫療、顯示設備等。要適應這樣的趨勢就要實現全球布局，發揮每個地區的優勢，目前易靈思總部位于深圳前海，另外在杭州、成都、香港、馬來西亞都設有研發分部，涵蓋芯片與封裝、IP與系統方案、AI加速與嵌入式。
2020年，易靈思FPGA開始量產，由于其產品定義滿足了目前工業、顯示、視覺的需要因此，產品一推出就受到用戶的歡迎，郭晶透露2021年，易靈思的銷售額會超過850萬美元，增長率超過300%！
基于這樣的成功，他表示未來在技術上易靈思會繼續以中國本土應用為核心驅動力，去擴充技術專利，規劃新產品。工藝上，會考慮在國內的28nm或者14nm制程上開發產品，以豐富產品的供應。另外在協助用戶在AI上的開發，以及用戶產品的推廣上，易靈思也在規劃中，相信不久就會公布。
針對目前產業普遍關注的缺芯問題，他表示目前芯片短缺的直接原因是來自產能與原材料供應的限制，在這種賣方市場情況下，作為代工廠，一定是偏向利潤高的產品訂單。制造芯片所需的材料，比如晶圓，做55nm是大概2-3千美元一塊，而16nm可以賣到5-6千美元一塊。為了銷售額與利潤最大化，一個代工廠必然是將各種資源優先投入到相對先進且穩定的工藝制程上。
他指出，我認為，在這一兩年的時間里，中芯國際的主打工藝一定是40nm，臺積電主打工藝一定是16nm。其他工藝，要么因為老舊，要么冷門，要么還不夠成熟，收益率都未必理想。而事實上，現在缺貨最嚴重的也都是上述兩種工藝以外的芯片產品。我們的Trion和鈦金產品，恰巧就是采用的這兩種工藝制程。并且，易靈思是唯一的采用通用晶體管工藝的FPGA公司，相比其他定制晶體管的FPGA，代工廠更能保障我們的產能。至于缺芯的問題何時緩解，我們跟代工廠交流下來，得到的信息是至少到2023年。
