近日，占有業(yè)界市場90%的FPGA企業(yè)齊聚《中國電子報》主辦的2009FPGA產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇。FPGA企業(yè)代表和重要行業(yè)用戶就FPGA產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景，F(xiàn)PGA與ASSP、ASIC和DSP的競爭融合關(guān)系，F(xiàn)PGA要獲得突破性發(fā)展所要克服的瓶頸，中國自主FPGA面臨的諸多挑戰(zhàn)等問題進行了精彩的交鋒。

    ASSP是FPGA強大競爭對手
    ●FPGA目前最大的威脅來自ASSP
    ●FPGA在架構(gòu)和設(shè)計思路上需革新
    ●FlashFPGA可以與ASSP合作

張宇清
    我們經(jīng)常談?wù)揊PGA(現(xiàn)場可編程門陣列)與ASIC之間的大戰(zhàn)。其實市場上還有一個很重要的角色叫ASSP(專用標準產(chǎn)品)。ASIC與ASSP是有很大區(qū)別的。ASSP的集成度很高，它是一個標準芯片。MTK之所以能在手機市場上做得那么成功，是因為它開發(fā)出了一個ASSP平臺，不是ASIC平臺。這個平臺允許客戶做一些改動。高通、博通都是ASSP公司，不是ASIC公司。其實，今天搶占市場最快的是ASSP公司，特別是在通信領(lǐng)域，所以我們可以看到這些ASSP公司銷售額增長得都非?？?。實際上，ASIC也面臨ASSP的挑戰(zhàn)。總體說來，到目前為止，在應(yīng)用領(lǐng)域，最大的贏家其實是ASSP。FPGA目前最大的威脅也來自ASSP。與ASSP相比，F(xiàn)PGA在前期的投入非常大，遠比ASSP要大得多，這是FPGA的缺點，因為FPGA是個可編程的產(chǎn)品。未來，我覺得各種產(chǎn)品之間的界限可能會開始模糊起來，大家會朝一個方向發(fā)展。比如說，在FPGA上面會加入硬核、Flash、ADC以及H.264編解碼部分。當你發(fā)現(xiàn)這類產(chǎn)品出現(xiàn)時，不要奇怪。與此同時，ASSP和ASIC中也會加入一些可編程部分，目前市場上有些結(jié)構(gòu)性ASIC產(chǎn)品存在，這個也是將來發(fā)展的一個有趣的現(xiàn)象。
王誠
    談到FPGA和ASSP的競爭，我有一個問題：FPGA與ASSP在技術(shù)上有沒有各自都不能突破的？ASSP廠商目前缺乏FPGA可編程技術(shù)的Know-How(專有技術(shù))。如果FPGA公司把自己的可編程技術(shù)出讓給某些ASSP公司，那么ASSP廠商的市場就會更成功。但幾家FPGA公司形成了默契，為了保持生存能力，大家都沒把可編程技術(shù)出讓。與此同時，F(xiàn)PGA在發(fā)展中有沒有技術(shù)上的壁壘？我感覺到，經(jīng)過這么多年的發(fā)展，F(xiàn)PGA整體市場還是比較小的?，F(xiàn)在我們看到了很多可喜的變化，例如，市場的細分，多功能的引進，工藝上的改進等等。把這么多層次的改進放在一起，可以預測，在未來5年之內(nèi)，F(xiàn)PGA和ASSP在消費類市場上的競爭會有一些新的突破。
王水
    我認為在技術(shù)層面上FPGA確實遇到了一些瓶頸，需要革新。首先是硅片架構(gòu)的調(diào)整，相關(guān)的專家會進行這方面的討論。其次是設(shè)計思路上的革新。大家會發(fā)現(xiàn)FPGA的復雜度越來越高。那么，我們在設(shè)計思路上會不會做一些改進？最早我們畫原理圖，因為效率不高，后來就改成寫HDL（硬件描述語言）。但在做一些大型復雜系統(tǒng)時，HDL效率還是不高。而且，現(xiàn)在做大型系統(tǒng)，需要做系統(tǒng)分析、算法電路分析，同時還要寫HDL，我覺得這一設(shè)計思路是有待改進的。實際上，業(yè)界也在探討這方面的問題。例如，把一些系統(tǒng)設(shè)計的方法引入到FPGA設(shè)計中來，這其實是以前EDA廠商的概念，但這些EDA廠商的方案，實現(xiàn)效率不是很高。如果新的設(shè)計方法具有底層編譯或者是系統(tǒng)算法分析，有很好的設(shè)計效率，那么引入到FPGA的開發(fā)環(huán)境中來，再結(jié)合FPGA自身的高性能以及片內(nèi)的多核功能，就會大大降低設(shè)計者的開發(fā)難度，這就能推動FPGA向前發(fā)展。此外，廠商如果能夠提供大量的設(shè)計服務(wù)以及IP，對FPGA的突破性發(fā)展應(yīng)該是有幫助的。
戴夢麟
    從Actel公司的角度來看，我們要與ASSP市場合作。ASSP市場的所有設(shè)計都是根據(jù)客戶的需求或市場的需求來定制的。目前，很多加密或者其他的應(yīng)用，客戶愿意用傳統(tǒng)的反熔絲FPGA或者是現(xiàn)在的FlashFPGA來做，然后把他們的商標打上去，按照ASIC或ASSP去賣。我們在這方面已經(jīng)有很多成功的案例。這些客戶為什么不能用傳統(tǒng)的SRAMFPGA呢？因為客戶要保護自己的IP核。傳統(tǒng)SRAMFPGA保密性不好，而FlashFPGA具有高保密性的特點。此外，產(chǎn)品的差異性也非常重要。這就解釋了為什么我們要把模擬功能加到FPGA上。我們看到，F(xiàn)PGA不能光以邏輯的發(fā)展作為未來的演進方向。
高君效
    FPGA如何在與其他產(chǎn)品的競爭中勝出？我結(jié)合我們公司的感受，對FPGA原廠強調(diào)兩個字，這就是服務(wù)。在消費電子市場，服務(wù)是非常重要的環(huán)節(jié)。FPGA原廠為了幫助客戶快速推出產(chǎn)品，會提供IP以及設(shè)計工具等。但是我覺得，服務(wù)的內(nèi)容，首先是幫助客戶推出產(chǎn)品，其次是能不能考慮客戶的客戶有什么需求。例如，F(xiàn)PGA企業(yè)幫一個客戶設(shè)計產(chǎn)品，這個客戶可能找其他企業(yè)去生產(chǎn)，F(xiàn)PGA原廠能不能提前考慮推出某些很靈活、實用的服務(wù)，讓客戶的客戶生產(chǎn)起來會比較方便，這樣，客戶就會非常滿意。此外，因為消費電子廠商經(jīng)常遇到維修的問題，對于消費終端生產(chǎn)企業(yè)來說，維修也是很重要的一種成本。FPGA原廠是否可以提供一些工具或方法，幫助設(shè)計能力不是很強的客戶，快速找出終端產(chǎn)品的問題，盡快完成維修。如果能做到這一點的話，我想客戶就成為FPGA原廠的忠實擁躉，幫助你們推廣產(chǎn)品。

    Flash FPGA面向低功耗新市場
    ●FlashFPGA未來會有一個光明的前景
    ●FlashFPGA能夠?qū)崿F(xiàn)SoC應(yīng)用
    ●未來SRAM和FlashFPGA競爭焦點是功能差異性

張宇清
    賽靈思不是第一個推出FlashFPGA的企業(yè)。但因為市場有需求，賽靈思也一直在考慮推出FlashFPGA。但為什么我們直到2006年才推出FlashFPGA呢？這是因為FlashFPGA對于整個FPGA市場來說，目前還是一個規(guī)模比較小的細分市場，它主要集中在那些希望實現(xiàn)SoC的應(yīng)用上。在這些應(yīng)用中，F(xiàn)lashFPGA可以節(jié)省成本、節(jié)省板子面積并具有高保密性。賽靈思FlashFPGA產(chǎn)品與Actel有一個很大的區(qū)別，我們其實是在同一個封裝之內(nèi)采用普通的FPGA，疊加上Flash，我們并沒有采用Flash工藝去制造FPGA。因為Flash工藝有很多的缺點。例如，速度低，成本比普通CMOS工藝貴20%～30%。在賽靈思的客戶中，即使是消費類的客戶，他們也需要一些密度比較高的器件，所以我們就采取了一個折中的辦法。目前這一產(chǎn)品在市場上也得到了一定的支持，使用它的客戶都是需要保密功能的，比如說游戲、手持設(shè)備等的客戶。
王誠
    Lattice的FlashFPGA與賽靈思、Actel是有區(qū)別的。Lattice的FlashFPGA是并行產(chǎn)品，就是SRAM和Flash在同一個芯片上，用并行高速接口完成加載，這樣加載的速度非?？欤?毫秒以內(nèi)。SRAM具有高速、靈活的特性，F(xiàn)lash能做并行存儲，而且具有高保密性。我們希望通過這種方式發(fā)揮兩者的優(yōu)勢。安全保密是一個很大的市場，F(xiàn)lashFPGA會不會成為主流呢？我想通過各家廠商的合作，未來這種基于Flash的產(chǎn)品有希望成為一個主流的產(chǎn)品。
陳月峰
    FlashFPGA產(chǎn)品我們接觸得還比較少，我們主要應(yīng)用的是SRAM的FPGA產(chǎn)品。從公司角度或者從整個通信行業(yè)的角度來說，我們所看重的不一定是最先進的技術(shù)，我們看重的是這一技術(shù)是否是最成熟的或者是最穩(wěn)定的。因為現(xiàn)在客戶對通信設(shè)備的要求越來越高，客戶可能要求設(shè)備要連續(xù)運行1萬小時而不能夠出錯，這也導致我們不敢應(yīng)用很多先進的技術(shù)。未來，如果我們應(yīng)用這種技術(shù)，我們先要考慮它的穩(wěn)定性、可靠性以及易開發(fā)性。
戴夢麟
    Actel的FlashFPGA與賽靈思和Lattice所說的都不一樣。他們的核心FPGA還是SRAM的FPGA，然后在同一個硅片上或同一個封裝中集成一個Flash存儲器。我希望解釋一個有關(guān)Flash的概念。不是說FlashFPGA不能實現(xiàn)高速應(yīng)用，所有MOS晶體管開關(guān)的速度取決于它的工藝，與他們的導通電阻有關(guān)。ActelFlashFPGA所針對的市場沒有這么高速度的需求。在高速的應(yīng)用領(lǐng)域中，賽靈思的Virtex和Altera的Stratix處于領(lǐng)導地位。如果我們?nèi)プ龈咚俚腇lashFPGA，與市場上的兩個巨頭進行競爭的話，我們成功的幾率能有多少呢？肯定很低。而且，到現(xiàn)在為止，80%的FPGA應(yīng)用，還是速度處于200MHz以下，甚至是100MHz的應(yīng)用。我們集中攻取的消費類市場定位在中低端，并不需要一個高速度、高容量的產(chǎn)品。與此同時，我們認為FPGA的容量不會無限制地發(fā)展下去。未來，大家應(yīng)該做的是功能的差異性，其中一點就是功耗。因為現(xiàn)在很多產(chǎn)品，關(guān)鍵的一個參數(shù)就是功耗。從這個角度來看，我們發(fā)現(xiàn)Flash具有非常好的優(yōu)勢。它的動態(tài)功耗和靜態(tài)功耗往往要比SRAM架構(gòu)的產(chǎn)品有優(yōu)勢。
    當然FlashFPGA也有不足的地方，就是它缺乏SRAM那樣一個大家都一樣的工藝平臺。由于SRAM在工藝平臺上的資源較多，它的發(fā)展速度就快。現(xiàn)在SRAM已經(jīng)采用40納米工藝了，F(xiàn)lash的下一代工藝會是65nm?？梢钥闯?，兩者在工藝上始終有一代到兩代的差距。但是我們發(fā)現(xiàn)，這一差距并不妨礙FlashFPGA的發(fā)展。因為從本質(zhì)上說，F(xiàn)lashFPGA的優(yōu)勢就是它的面積比SRAM要小，盡管在工藝上比SRAM產(chǎn)品差一到兩代，但是實際上它的芯片面積仍然與SRAM有可比性。加上其他的特點，例如，低功耗，可以集成模擬功能等，F(xiàn)lashFPGA未來會有一個光明的前景。

    自主設(shè)計FPGA面臨諸多困難
    ●自主FPGA缺乏資金投入
    ●軟件和開發(fā)工具不是一朝一夕開發(fā)出來的
    ●管理水平不高使產(chǎn)品缺乏競爭力
    ●自主FPGA涉及半導體設(shè)計、設(shè)備諸多環(huán)節(jié)
王誠
    中國需要大量的FPGA，但FPGA技術(shù)目前都是由清一色的美國公司掌控的，這是很危險的。因為FPGA產(chǎn)品的一個大市場是軍工，在這方面，國外對中國是有一定的限制的。而且，中國市場與國外的需求有一定的差異?；谶@些原因，中國應(yīng)該有自己的PLD(可編程器件)產(chǎn)品。中國有PLD成長的土壤，中國政府也鼓勵創(chuàng)新，但中國目前要發(fā)展PLD產(chǎn)業(yè)面臨的核心問題是資金。歷史上曾經(jīng)出現(xiàn)過30多家做PLD的企業(yè)，目前剩下的卻寥寥無幾。大多數(shù)風險投資商看到投資PLD收益甚微。而且，中興、華為這類企業(yè)，他們有嚴格的準入體系。例如，代碼準入體系、產(chǎn)品認證體系和質(zhì)量管理體系，基本上是沒有機會給這些中國自主的PLD小公司的。這些因素就導致目前的現(xiàn)實———沒有一個中國PLD公司發(fā)展壯大。但是我認為，出于中國發(fā)展的需求，中國的PLD行業(yè)一定會在5年之內(nèi)或者10年之內(nèi)有一些突破。我們看到中國已經(jīng)重點投資突破CPU領(lǐng)域和DSP領(lǐng)域，下一個就是FPGA領(lǐng)域了。
王水
    首先，我覺得中國是需要自主的FPGA企業(yè)的，特別是軍工行業(yè)。從美國市場可以看到，他們軍工這一塊做得非常大，也非常好。軍工行業(yè)的特點是對成本的要求相對不是那么嚴格，同時對產(chǎn)品需求的量也不是特別大。其次，我認為中國肯定能做出自主的FPGA。但是自主FPGA企業(yè)面臨幾個問題。資金是其中一個問題。而在技術(shù)層面上，有知識產(chǎn)權(quán)問題?？删幊唐骷诩軜?gòu)上與其他器件相比有自己獨特的地方，完全自己做是可以的，但路太長。還有軟件和開發(fā)工具問題。市場上幾家FPGA公司在這方面積累了20多年，本地的公司要開發(fā)出這樣一套開發(fā)工具、仿真工具、布局布線工具以及相應(yīng)的IP，要走的路可能還是非常長的。
戴夢麟
    我自己是非常希望我們國家能夠開發(fā)自己的可編程邏輯器件，我相信也一定能做出來。但是我們要思考這樣一個問題，不是我們不能做，不是沒有這樣的工藝，而是管理上的問題。因為半導體行業(yè)的管理是非常重要的。你的硅片能夠做出10顆器件，國外廠商的良率達到98%或99%，因此你器件的成本要比國外的貴很多。這樣的產(chǎn)品做出來，在市場上沒有競爭力。而且，軍工類FPGA行業(yè)中有一個門檻大家可能沒有看到，就是設(shè)備。我們能夠設(shè)計出來的產(chǎn)品，等到生產(chǎn)的時候就面臨一個很大的問題，那就是生產(chǎn)線的設(shè)備從哪來。這些設(shè)備目前還掌控在外國人手中。所以發(fā)展軍工類FPGA，這不僅需要半導體的產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)，還涉及其他很多環(huán)節(jié)，像機械類的、化學工程等等一連串的環(huán)節(jié)。只有這些環(huán)節(jié)一起發(fā)展起來，我們才能實現(xiàn)這個夢想。

    FPGA與DSP相互融合
    ●通信廠商需要整合DSP和FPGA的器件
    ●在目前的成熟設(shè)計中，DSP和FPGA相輔相成
    ●未來FPGA和多核DSP將有精彩交手
陳月峰
    在FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)和DSP(數(shù)字信號處理器)之間，我們通信廠商一般是根據(jù)FPGA或DSP的數(shù)據(jù)處理能力來選擇相應(yīng)的方案。例如，F(xiàn)PGA在高帶寬應(yīng)用上占有很大的優(yōu)勢，但是DSP最大的優(yōu)勢之一就是它的開發(fā)周期比FPGA還要短。而且，由于我們公司中做軟件開發(fā)的工程師越來越多，因此，他們更傾向于采用DSP。此外，我們認為，ASIC、FPGA和DSP正在走向融合。例如，通信廠商如果選用ASIC，基本上會在ASIC內(nèi)部嵌入DSP；如果應(yīng)用DSP，它的內(nèi)部一定會加入硬件加速器；如果采用FPGA，它的內(nèi)部也一定會加入Nios核或MicroBlaze。其實，我們希望以后的發(fā)展趨勢是業(yè)界能做出把DSP和FPGA整合在一起的器件，那才是我們通信廠商最需要的。
王水
    從目前成熟的設(shè)計來看，DSP和FPGA兩者的關(guān)系是相輔相成的。它們都有非常鮮明的特點。例如，F(xiàn)PGA的性能非常強，可以做高速處理，但它的缺點是靈活度相對來說有些不足；而DSP的靈活性很好，但性能有些不夠。隨著技術(shù)的進步，現(xiàn)在出現(xiàn)了一些變化。新的DSP處理器性能有所增強，例如廠商采用多核的方法，或者是把處理時鐘做得比較高，加入一些硬件的加速模塊，這對FPGA在高端信號處理市場上有些影響。鑒于此，F(xiàn)PGA廠商也做了相應(yīng)的調(diào)整。針對FPGA處理某些算法時性能不足的問題，F(xiàn)PGA內(nèi)部也加入了一些軟核或硬核來提高靈活性，再配上加速的功能，這樣就組成了處理性能很強、靈活性也很高的SoC解決方案。剛才陳先生談到FPGA開發(fā)時間比較長，這是因為FPGA開發(fā)時采用的是HDL(硬件描述語言)，DSP采用的是C語言。這兩種開發(fā)語言相比較，大家比較熟悉C語言。但現(xiàn)在，像Altera的內(nèi)核是支持C語言的，因此，以后可以用HDL做一些硬件描述，也可以用C語言來做一些比較靈活的算法，這就加快了開發(fā)的速度。實際上，最終的目標的確是融合。
張宇清
    我提出一些看法與陳先生進行探討。多核DSP確實是一個非常新穎的發(fā)展趨勢，但是我們也看到，在實際應(yīng)用中，多核DSP也有自身的瓶頸。例如，我們?nèi)绾伟讯嗪说墓δ芷骄胤峙?，核與核之間的溝通如何做等等。我本人也跟幾家多核DSP廠商交流過，現(xiàn)在DSP已經(jīng)有64核產(chǎn)品了，如何把不同核之間的通信做得更有效率，這是這些廠商遇到的一個挑戰(zhàn)。我相信，未來FPGA和多核DSP會有非常精彩的交手。

    FPGA與ASIC有獨立發(fā)展空間
    ●FPGA與ASIC既競爭又配合
    ●FPGA在中等規(guī)模市場大有作為
高君效
    我們公司是做ASIC(專用集成電路)的。我們認為ASIC和FPGA之間的競爭與配合是一個不斷演進的過程。目前很多ASIC廠商在做芯片驗證和仿真的時候，往往會選用FPGA來加速他們ASIC的設(shè)計。此外，在一些特殊的應(yīng)用，尤其是大型系統(tǒng)的應(yīng)用中，廠商會采用ASIC和FPGA組成一個比較大的系統(tǒng)。其中ASIC做一些專門的應(yīng)用，F(xiàn)PGA做時序或邏輯上的操作。這都體現(xiàn)了兩者之間相互配合的關(guān)系。提到競爭，以平板數(shù)字電視為例，一開始為加速產(chǎn)品上市，廠商會采用FPGA做設(shè)計和驗證。但之后廠商往往會開發(fā)ASIC，利用低成本、低功耗的ASIC去取代FPGA。這就體現(xiàn)了兩者之間相互競爭的關(guān)系。而且，現(xiàn)在競爭還體現(xiàn)在其他方面。在消費電子市場，目前ASIC占據(jù)了大半江山，但也有一些FPGA公司，像Actel和SiliconBlue等開發(fā)了低功耗、價格低于1美元的FPGA，與ASIC進行競爭。總體說來，F(xiàn)PGA和ASIC之間是一個相互滲透的過程。
張宇清
    大家一直在講ASIC總的設(shè)計量在大大減少，F(xiàn)PGA在迅速增長，給人們的感覺是FPGA發(fā)展得非常好。但是我們不要忘記，目前，ASIC整體市場的份額比FPGA要大得多。把所有FPGA廠商的銷售額加在一起，大概也就是30億美元。而ASIC占有200億美元的市場。就算它的市場再下降一半的話，也還要比FPGA大得多。所以，未來ASIC不會消失，它會集中在一些高批量或“巨批量”的應(yīng)用領(lǐng)域，例如手機或電視市場。根據(jù)長尾理論，80%的市場都不是這么大批量的市場，像監(jiān)控、GPS或者醫(yī)療電子都屬于批量中等的市場。我覺得FPGA在這些中等規(guī)模市場上會有相當大的發(fā)展空間，會去取代批量在100K(10萬個)或200K(20萬個)的ASIC市場，因為ASIC的研發(fā)費用不能在這個市場上得到回收。

    FPGA硅工藝推進有止境
    ●基于硅工藝是有極限的
    ●在28納米節(jié)點，F(xiàn)PGA業(yè)界會穩(wěn)穩(wěn)當當?shù)赝瞥霎a(chǎn)品
    ●下一代節(jié)點的挑戰(zhàn)來自EDA工具
王水
    Altera在業(yè)界率先發(fā)布了40納米的產(chǎn)品，目前工程樣片已經(jīng)發(fā)布，芯片在近日將實現(xiàn)量產(chǎn)。不管是FPGA廠商還是CPU廠商，大家都在做下一代28納米工藝的研發(fā)。那么，芯片到底能做到多少納米的工藝？我看到IBM的說法，他們有信心在2012年或者2013年把硅的工藝做到4個納米到5個納米。但基于硅工藝是有極限的。從理論上講，當最小特征尺寸接近原子核或電子尺寸的時候，經(jīng)典的理論將不成立了。如果在往下走，要提高產(chǎn)品的性能，就要換工藝了。
張宇清
    賽靈思在今年2月宣布了40納米產(chǎn)品，3月就已經(jīng)出貨，真正的量產(chǎn)大概是在今年年底左右。下一個節(jié)點是28納米。當產(chǎn)品的特征尺寸越來越小的時候，物理層會出現(xiàn)問題，有些問題并不是一些簡單的EDA工具就可以解決的。而且，EDA工具界也在做很大的投入，因為他們發(fā)現(xiàn)自己已經(jīng)落后于摩爾定律了。EDA工具所有的仿真功能，特別是系統(tǒng)的仿真功能都完全落后于現(xiàn)在的工業(yè)了。因此，在28納米節(jié)點，我相信FPGA業(yè)界還是會穩(wěn)穩(wěn)當當?shù)赝瞥霎a(chǎn)品。在該節(jié)點上遇到的挑戰(zhàn)，我想將來自EDA工具。