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国产FPGA新势力,高云半导体挑战国外“四大巨头”?

王洁 2017/11/2 11:34:00

前不久,Lattice收购案再次被美国政府叫停,业界越发深刻认识到FPGA是有钱也买不到的高端先进技术,发展国产FPGA唯有走正向设计自主研发之路。

FPGA在集成电路设计中,其设计门槛高、工艺制程新、资金投入大、技术人才紧缺,国产FPGA在追赶国际一流水平的道路上困难重重。

FPGA与CPU、DSP并称为三大系列主流处理器,相比CPU、DSP的国产化进程,FPGA却落后了一大截。FPGA市场多年来被四大巨头Xilinx、Altera(已被Intel收购)、Lattice、Actel(已被Microsemi收购)基本垄断,国产FPGA的发展对于我国半导体产业实现真正自主至关重要。

10月26日,正值IC China 2017展会期间,广东高云半导体科技股份有限公司(以下简称“高云半导体”)在上海东锦江希尔顿逸林酒店隆重召开2017年度新产品发布会,发布了小而专的GW1NS-2 SoC、高精尖的GW3AT高性能FPGA和RISC-V平台化产品。

走正向设计之路

尽管反向设计省去了很多麻烦,但违背了掌握核心技术和产业化发展的本意。因此,高云半导体坚定地走正向设计之路。高云半导体首席执行官朱璟辉认为:“这是一条荆棘丛生但前途光明的路。”

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高云半导体首席执行官朱璟辉先生

正向设计难度巨大,持续的资金投入、巨大的设计难度和残酷的市场竞争,这也是我国本土FPGA厂家并不像其他产业那样百花齐放的原因,而从中坚持下来,跨越技术门槛,高云半导体做到了。

高云半导体2014年1月成立,犹如横空出世,仅3年的时间,先后推出了晨熙、小蜜蜂两个家族、4个系列FPGA产品,涵盖了11个型号、50多种封装的芯片,一跃成为国产FPGA领导者。

据介绍,高云的底气源于:其拥有一支国内最好的FPGA技术开发团队,其核心团队均在国外FPGA四大巨头有十年以上的重要经验;拥有核心自主知识产权,专利数据持续上升中;强大的合作伙伴,世界一流的晶圆厂、封装测试厂、IP供应商以及半导体联盟、协会等与高云都有着紧密合作。

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“高云半导体目前的流片成功率为100%”,朱总介绍时颇为自豪。

晨熙家族GW2A/GW2AR系列

晨熙家族产品作为中密度FPGA典型代表,采用了成熟的55nm SRAM制造工艺,包括GW2A-55、GW2A-18、GW2AR-18三个型号和近十种封装,拥有不低于竞争对手的片上资源。其中,GW2AR-18中可以提供128M DDR/64M SDRAM同步动态随机存储器,与国外产品实现差异化优势。

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GW2A-55不仅在同等密度的器件里I/O最多,也是国内首款400万门级中密度FPGA器件,晨熙家族产品可广泛应用于通信网络、工业控制、工业视频、服务器、消费电子等领域。

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小蜜蜂家族GW1N/GW1NR系列

另一个系列产品是以非易失性为特色的小蜜蜂家族,基于业界领先的55nm嵌入式Flash+SRAM制造工艺,主要面向低密度FPGA市场,具有低功耗、瞬时启动、低成本、非易失性、高安全性、封装类型丰富、使用方便灵活等特点。

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小蜜蜂家族包含GW1N、GW1NR两个系列,其中GW1NR系列集成了高云半导体首创的可随机访问的用户闪存模块,是嵌入式用户存储器方面国际首创的非易失性FPGA器件,有效的拓广了应用范围,除了可满足传统通信、工业控制、视频监控等领域的应用需求外,还为消费类行业客户提供了更多的选择。

 “目前市场上只有两家在做非易失性FPGA,一家是Lattice,还有一家就是我们,高云的优势在于产品可以重复编程。”朱总对小蜜蜂家族系列相当看中,“这些低密度非易失性FPGA已经完全取代了传统的CPLD,且已成为低密度FPGA市场的绝对主力。每年约有5亿美元的市场销售额,高云在其中看到了很多的机会。”

一块易失性FPGA+非易失性闪存的组合存在安全问题,一旦闪存被他人获取,设计成果也就被获知了,并不能构成真正的非易失性FPGA。小蜜蜂家族非易失性的实现采用独有技术,创新的硬件加密技术有效保护设计。

自主产权EDA软件

高云半导体具有自主知识产权EDA开发软件——云源软件已更新至1.7.9版本,内嵌经Synopsys正规授权的Synplify Pro,支持Verilog、VHDL等语言的混合编程,内嵌丰富的设计辅助工具与硬件调试工具,可以完成FPGA开发过程中综合、布局、布线及产生比特流等一站式工作,帮助用户生成高质量的编译结果,满足高、中、低密度FPGA的开发需要。

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为加速用户产品研发,方便用户创新设计,高云半导体还推出了自主产权软核集,囊括了多种总线接口IP、高速DDR接口IP、MIPI接口IP、LVDS LCD控制器、嵌入式内存控制器等IP软核。

新品具有国际竞争力

FPGA的主要竞争对手是ASSP和ASIC,后两者加起来市场销量是FPGA的20多倍以上。而ARM架构的微处理器市场发展迅速。FPGA + ARM内核的架构将有助于提高FPGA的竞争力,进一步扩展应用市场的范围。

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发布会现场重磅推出的GW1NS-2 SoC FPGA集成了Cortex-M3、MIPI、USB、ADC等组件,延续了小蜜蜂系列的优势,可以切入传统的MCU市场。加入USB 2.0的功能是GW1NS-2的创新之处,可运用于伺服电机控制器、Type C CD/PD、各种显示控制器/人机界面等。

朱总认为,新市场的切入离不开完整解决方案,精准定位+完整行业解决方案是高云提升竞争力的关键。

在中低密度耕耘了3年半,为了真正参与国际竞争,达到产品全线覆盖,高云半导体中高密度产品也计划了很久,蓄势待发。GW3AT-100是国产首款28nm中高密度FPGA,能对标Xilinx K7。可运用于无线微小基站、机器视觉、智能工业、并行运算和深度学习等领域。

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GW3AT-100采用台积电28nm工艺制造,优化了FPGA Fabric速度和功耗,支持PCIe 2.0/5Gbps、XAUI/3.125Gbps、RXAUI/6.25Gbps、CEI-6G/6.25Gbps和自定协议/250M-6.8Gbps等多种协议,另外还有支持x1、x2、x4、x8和Root Poot/ Endpoint多种协议的PCIe2.0硬核。

多协议 SERDES 250Mbps-6.8Gbps是GW3AT-100对标Xilinx K7的独有亮点。

RISC-V带来的机遇

RISC-V是一款开源的精简指令集架构,电子技术应用曾对RISC-V做过图说新闻《全面解读开源指令集RISC-V》。

前不久,高云宣布加入RISC-V基金会,成为该组织成员中第一家中国FPGA供应商。朱总表示:“RISC-V使得‘用极小的代价就可以定制出低成本、高性能的SoC’成为可能,这对高云半导体而言是一个难得的历史机遇。”

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尽管ARM近几年对初创公司也采取了一系列优惠的行动,RISC-V生态成熟尚需时日,但RISC-V的发展还是受到了业界的期待。

据悉,高云计划在2018年Q2给其FPGA芯片嵌入RISC-V软核,晨熙家族FPGA器件将率先进行设计。

发布会上,朱总透露计划2020年发布针对高性能、高附加值的高密度10nm GW4ST-400,届时高云半导体将全面覆盖低密度、中密度、高密度产品线。高云在硅谷的研发中心将会给企业的发展规划提供世界级的前瞻性指导,这也是高云能把握行业动态,3年时间一举跨入国产FPGA领先地位,参与国际竞争的重要原因。


FPGA 高云半导体 GW1NS-2 GW3AT-100 RISC-V