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    2019-7-6 22:45
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    Panda侃技术,聊一聊国产FPGA
    Panda 侃技术,聊一聊国产 FPGA 作者:Hello,Panda 偷点闲,扯点国产 FPGA 的事儿,仅个人见解,一家之言。 从熊猫君入行起,所知的 FPGA 就只有 Xilinx 、 Altera 和 Lattice 三大家,偶尔能听到 actel 的名字,便不知有其他,无论国产了。后来慢慢的随着知识的增长,了解到还有 Microsemi (有基于 RISC-V 指令集的 SoC )、 QuickLogic 、 Atmel 、 Avago 、 Cypress 、 Achronix 等企业,无疑,以上都是美国公司,其中, Xilinx 和 Altera 经过长期的老大老二争夺战终于在 Intel 收购 Altera 结束, Xilinx 一家登顶,傲视群雄。经过一些列的重组兼并和破产倒闭,全球玩家能排的上号的也就只剩下 Xilinx 、 Altera 、 Microsemi 和 Lattice 了,其中 Microsemi 还继承了老宇航和老军工的底子, Lattice 主打差异特定应用;至于 QuickLogic 、 Achronix 之类的小厂商,基本上是举步维艰,沦落到靠卖 IP 为生的地步。从专利技术角度讲, Xilinx 和 Altera 拥有 10000+ 的核心专利,强大的专利壁垒牢不可破,国产 FPGA 想要技术突围困难重重,只能是沿路追赶,就是想收购都不行,紫光收购 Lattice 案直接被川普先生否决了。 到 2015 年,熊猫君第一次真正接触使用了第一片国产 FPGA ,京微雅格的“华山”系列:大概 6K 多的 LUT ,集成了一个 Cortex-M3 的 ARM 硬核,内部有 Block RAM 和 SRAM ,好像 SRAM 只能被 Logic 和 M3 核对半分,时间太长了记不清了。器件集成了常用 DDR 控制器、 USB2.0/Ethernet/CAN/ADC/UART/IIC/SPI 这些常用的外设接口,但是 FPGA 的 I/O 资源较弱,差分信号记得好像只支持 LVDS 。咱实话实说,对这个片子,熊猫君没有对功能和性能一项一项的验证过,大略的感觉还是可以的,弄得好的话,在中低端领域还有一定的发力本钱的。不过说实在的,给的那个开发工具实在不好用,国产大毛病,无论是界面友好还是综合、布局布线的性能,都处于萌芽状态, EDA 软件,国产当自强。这个器件后来放弃了,听说京微雅格出现严重财务问题了。 第二家是深圳国微,怎么说呢,在国产里面,器件也算还行吧,有个缺点是不带片上仿真 ,不知道现在最新版的是否改进,前一阵子搜索了一下,发现深圳国微被紫光国微收购成为旗下子公司,然后又派生出了紫光同创,现在已经傻傻分不清楚到底啥关系了。深圳国微照样存在 EDA 软件硬伤,要使用三个开发工具才能生成 Bit 文件,也是非常的不方便。前一阵子调研一个项目,登录了紫光同创的官网看了看,从介绍上有高端的 Titan 系列(带 6Gbps Serdes )、中端的 Logos 系列和低端的 Compact 系列(替代 CPLD 的), I/O 支持得也还不错, MIPI 、 LVDS 、 TMDS 等常用的差分接口都能行。另外还有开发套件 Pango Design Suite ,没用过,不知道体验如何,黑金用 Logos 系列的 PGL22G 做了块开发板,不到一千块,感兴趣的可以买来玩玩儿,分享分享体验 。 第三家是上海复旦微电子,他们经常去国防、航天类的企业去宣讲,宣讲称推出了超大规模的 FPGA ,型号是 7K325T ,对标 Xilinx 的 XC7K325T ,近期还推出了直接对标 Xilinx XC7V690T 的器件了,据称是具有完全自主知识产权的国产业内水平最高的一家了。比较有意思的是,上海复旦微电子的器件直接可以用 Xilinx 的 Vivado 套件直接编译。器件也好,开发平台也好,咱没有细细比照过,也不清楚是和 Xilinx 的器件略有不同还是完全相同,没有发言权。 第四家是广州高云,他们家主要有两个代的产品,名字起得挺好听,叫做“晨曦”和“小蜜蜂”,都是基于 LUT4 的,有 DSP 资源,支持 LVDS/LVPECLE 差分电平;“小蜜蜂”是他家的第二代产品,针对应用集成了一些特殊的资源,也算是 SoC 吧,有集成 Cortex-M3 内核、闪存、 ADC 和 USB2.0 PHY 等资源的,都没有 Serdes 资源,个人认为吧,目前还算是比较弱小吧,综合性能还赶不上当年的京微雅格。另外,他家的器件在低温时还有问题,不知道现在修复没有。至于 EDA 软件呢,他家提供了一个叫做“高云云元软件”的套件,综合用的是 SynplifyPro ,下载用 Gowin Programmer。 另外还有一家上海安路(anlogic),跟高云的产品性能和定位都很类似,他家有个叫“TangDynasty(TD)”的集成开发环境,界面跟早期的Quartus很类似。近两年来,上海的AGM作为一匹黑马,在低成本消费领域也有不错的表现,有持续出货,而且出货量还很可观,表现不俗,值得点赞! 其他家,其他家涵盖一些大型的研究所的器件,他们满足特殊领域的自用。还有一些比以上四家起步还要晚一些,感兴趣的可以在网上搜一搜了解了解。 总之呢, FPGA 属于一个高大上的行业,国产才刚刚起步,主要存在以下巨大的发展瓶颈: ( 1 )专利壁垒:美国几乎持有所有的 FPGA 核心专利; ( 2 )人才问题:核心的 EDA 工具,特别是布局布线的算法高级人才几乎没有; ( 3 )生态环境:当前基本都是 Xilinx 和 Altera 等的生态,后进者从头切入谈何容易, IP 资源圈、开发资源圈都得通通从头建起。 最后呢, Panda 君希望国产 FPGA 能够慢慢强大起来,特别是贸易战以来美国启动新一轮技术封锁,咱自己没有的领域还真的硬不起来。呼吁研究者们坚持正向研究,真正做到潜心技术,迎头赶上;呼吁开发者们,在满足可用的基础上支持国产器件,共建生态圈,也算是让技术有回报;呼吁管理者们加大支持,营造更好的营商环境,引进和培养更多的相关人才。 祝越来越好!
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