京微雅格：從祥云走向高端，國產(chǎn)FPGA挑大梁

提起 FPGA 大多數(shù)用戶首先想到的是國際巨頭 Xilinx 和 Altera，它們在全球的市場份額高達 90%，而中國市場在他們的整體營收中也占有濃重的一筆。FPGA 的應(yīng)用范圍幾乎可以覆蓋所有的邏輯電路應(yīng)用市場，在并行計算與后期可配置方面的優(yōu)勢使得其在數(shù)據(jù)中心與軟件定義應(yīng)用等方面越來越受到重視，從英特爾對 Altera 收購中可以看出其重要性。

既然 FPGA 有著如此廣泛的應(yīng)用，國產(chǎn) FPGA 在其中起著什么樣的角色？能否在關(guān)鍵時刻挑起國產(chǎn)化的大梁？筆者在京微雅格“云”系列產(chǎn)品發(fā)布會上看到了曙光，京微雅格多年來布局了“山”“河”“云”“星”四個產(chǎn)品系列，正在從低端一步步向中高端市場邁進，發(fā)布會現(xiàn)場筆者見到了云系列的第一顆芯片 -- CME-C1（祥云）。

從云系列開始走向高端
作為國產(chǎn) FPGA 廠商，京微雅格比國際廠商起步晚，技術(shù)專利遠遠少于國際廠商，從 0 到 1 的過程就付出了巨大的努力，在市場競爭過程中自然不占優(yōu)勢，早期的“河”系列和“山”系列面向的是中低端市場，經(jīng)過多年的積累已經(jīng)得到了很多用戶的認可，但是用戶需求在不斷提升，產(chǎn)品也要不斷進步，盡管研發(fā)很難也要跟上市場發(fā)展的腳步，如今推出的云系列正是面向高端市場。那么，云系列的進步在體現(xiàn)在哪里？

京微雅格市場副總裁王海力介紹，“CME-C1 采用了 TSMC 40nm CMOS 工藝，邏輯容量從 30K—200K 不等。該系列產(chǎn)品使用了全新的 LUT 6 架構(gòu)和 32 路全時鐘網(wǎng)絡(luò)，運行速度可達到 700MHz。此外，針對高速大容量市場的應(yīng)用需求，CME-C1 還整合了高速 Serdes 接口，最高可達 6.5 G，1333Mbps 的硬核 DDR2/3 控制器和硬核 PCIe 接口以及 36*18 的 DSP 處理器?！?/p>

“雖然這款產(chǎn)品采用的是 40nm 工藝，但是 CME-C1 豐富的 I/O 接口支持保證了產(chǎn)品應(yīng)用的高靈活性，256 位 AES 加解密流、1024 位 Efuse 保護功能保障了產(chǎn)品的高可靠性。這些功能， 使 CME-C1 在關(guān)鍵技術(shù)指標上達到了國內(nèi)領(lǐng)先，可實現(xiàn)對同行競爭對手中端 FPGA 芯片的部分替代，有效填補國產(chǎn) FPGA 的市場空白。”王海力補充。

FPGA 研發(fā)再難，我們也堅持自主知識產(chǎn)權(quán)
我們往往看到創(chuàng)業(yè)者的光環(huán)，卻很難理解其背后的艱辛，作為國產(chǎn) FPGA 的京微雅格也同樣走過了一段艱辛的創(chuàng)業(yè)之路。京微雅格 CEO 劉明博士講述，“FPGA 的市場大概 50 億美金，應(yīng)用廣泛，前景非常誘人，但是研發(fā)門檻也同樣很高，而且國外公司 Xilinx、Altera、Lattice 和 Microsemi 手握著 9000 項專利，對我們造成的技術(shù)壁壘可想而知，這就好比高速公路設(shè)有收費站，咱們進不去，只好另辟蹊徑，走鄉(xiāng)間小路。”

“后來得益于部分海外核心專利過期，再加上我們收購了一家美國初創(chuàng)公司，在他們的基礎(chǔ)上繼續(xù)走其沒走通的技術(shù)路線，但是新的構(gòu)架仍然需要進行磨合，經(jīng)過努力和時間積累，加上運氣，我們最后摸出來一條路。從技術(shù)上來講，我們的產(chǎn)品和國外雖然還是有些差距，但是差距不大?！眲⒚鲝娬{(diào)，“到目前為止，具有獨立完整自主知識產(chǎn)權(quán)且量產(chǎn)的 FPGA 企業(yè)，全世界只有五家，除了京微雅格以外，另外四家都在美國硅谷。歷時 10 年的艱苦努力，我們目前擁有 200 多項專利，其中 100 多項已獲授權(quán)?！?/p>

CME-C1 作為國家科技重大專項核高基項目首顆高性能 FPGA 芯片受到多家媒體的關(guān)注，京微雅格如何結(jié)緣核高基？劉明解釋，“我們的產(chǎn)品與實驗室項目不同，我們的產(chǎn)品已經(jīng)實現(xiàn)了量產(chǎn)，而且具有獨立自主的知識產(chǎn)權(quán)，這樣就避免了與海外公司的糾紛，可以全球供貨。基于這兩點優(yōu)勢，我們在競爭中可以脫穎而出，肩負國家信息安全的重大使命?！?/p>

產(chǎn)品多樣化，讓用戶有得選
和國外公司產(chǎn)品對比，京微雅格的劣勢就是產(chǎn)品種類太少，國外公司經(jīng)過三十年的積累目前已經(jīng)有 100 多種產(chǎn)品，而京微雅格只有 7 種，客戶采用產(chǎn)品一般喜歡采用一套，大概十幾到二十幾顆芯片，“我們的產(chǎn)品只有部分能夠滿足客戶的需求，其它的產(chǎn)品客戶只能從國外廠商那里選取，產(chǎn)品線不全也使得我們在市場上受到了排擠。產(chǎn)品的多樣性和成熟度依然是困擾我們的問題。”劉明有些感嘆，“另一個問題就是產(chǎn)品的接受度，客戶用慣了一個公司的產(chǎn)品，再轉(zhuǎn)移到另外的產(chǎn)品上需要使用全新的工具，除非性能足夠好，價格足夠便宜，一般的企業(yè)很難做出這樣的選擇?！?/p>

堅持“硬 CPU 代替軟 CPU”，積極加強軟件工具性能
從軟件配套方面來講，京微雅格發(fā)布了具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的 EDA 工具 Primace8.0 系列，支持向下兼容的原則，增加了CME-C1器件。Primace 系列 EDA 工具與 Altera 的軟核與硬核相結(jié)合的方式不同，王海力指出，“我們采用的是硬 CPU 代替軟 CPU 的路線，不管從性能角度，還是面積角度，或者是功耗角度來講，都是優(yōu)于當年 Altera 發(fā)布的 NoisII 軟核 FPGA 產(chǎn)品?！?/p>

今天 Xilinx 開始提出了 FPGA 的全可編程路線，意在讓軟件工程師也可以控制硬件。王海力博士指出，“我們的產(chǎn)品也加了 CPU、FPGA，以及 GPU 模塊單元形成全可編程的平臺，給用戶提供一整套軟件工具，讓用戶的軟代碼和硬代碼編譯成芯片可以識別的代碼，這個工作雖然很難，但是我們也在部署中?！?/p>

讓實際應(yīng)用撐起“祥云”發(fā)展的天空
雖然 CME-C1 第一天發(fā)布，但是筆者在現(xiàn)場已經(jīng)看到了基于該芯片的各種應(yīng)用，大家可以跟隨記者的腳步一起來看一下：

高速 SerDes 通信演示

3D 眼鏡解決方案

無人機航拍防抖方案

關(guān)于應(yīng)用方案詳解，請參照：基于京微雅格 CME-C1 的典型應(yīng)用介紹

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