決定90%軍用電子設(shè)備命運(yùn)的芯片 中國(guó)何時(shí)才能完全自主？

　　相對(duì)于廣為人知的CPU，FPGA可謂默默無(wú)聞。目前，國(guó)產(chǎn)CPU已經(jīng)逐漸代替國(guó)外CPU，但FPGA卻仍然完全依賴從美國(guó)進(jìn)口，這對(duì)中國(guó)國(guó)防安全是一個(gè)非常大的隱患——因?yàn)槿绻麤](méi)有FPGA，90%以上的軍用電子設(shè)備將成為電子垃圾。

　　隨著PC和智能手機(jī)的普及，相信很多人都或多或少了解，什么CPU(中央處理器)和GPU(圖形處理器)，但你可能不知道，在芯片領(lǐng)域，還有另外一種鮮為人知的芯片——FPGA。

　　不僅90%的大型軍用電子設(shè)備都要用到FPGA，在即將到來(lái)的5G通信、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等民用領(lǐng)域，F(xiàn)PGA也有非常大的潛力。

　　而恰恰是這樣一款重要的芯片，中國(guó)卻基本依賴進(jìn)口。

　　FPGA是什么?

　　如果用科學(xué)術(shù)語(yǔ)來(lái)正式介紹，F(xiàn)PGA是現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列。用普通人能聽(tīng)懂的話來(lái)說(shuō)，它就是一個(gè)允許你在上面編程的芯片。編程完之后，就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)特殊的硬件加速算法，比如精確制導(dǎo)武器上的地圖匹配。

　　如果還是不懂，沒(méi)關(guān)系，我們舉些應(yīng)用的例子，來(lái)看看它能干什么吧。

　　比如，在軍事國(guó)防領(lǐng)域，F(xiàn)PGA被運(yùn)用于航天、航空、電子、通信、雷達(dá)、高端波束形成系統(tǒng)等領(lǐng)域，在各種軍用電子設(shè)備中也經(jīng)常會(huì)有FPGA的身影。

　　以相位控制電子掃描陣列雷達(dá)(相控陣?yán)走_(dá))為例，一個(gè)大型相控陣?yán)走_(dá)有幾千個(gè)TR組件(看不懂沒(méi)關(guān)系，知道它是雷達(dá)的一個(gè)極為關(guān)鍵的部件就行)，幾個(gè)TR組件組成一個(gè)小的處理單元對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換和預(yù)處理，而每個(gè)單元就含一個(gè)FPGA芯片。

　　另外，對(duì)夜戰(zhàn)非常重要的紅外設(shè)備也離不開(kāi)FPGA。美國(guó)國(guó)防后勤局就曾采購(gòu)過(guò)美國(guó)賽靈思公司的FPGA用于監(jiān)視、偵察和火控系統(tǒng)中紅外傳感器的數(shù)據(jù)處理。

　　除了被廣泛運(yùn)用于軍事領(lǐng)域，F(xiàn)PGA芯片在民用市場(chǎng)也頗具潛力，應(yīng)用場(chǎng)景非常廣泛。比如即將到來(lái)的5G通信，通信基站其實(shí)就是一個(gè)小相控陣，這就必須采用FPGA進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

　　現(xiàn)有的通信設(shè)備也離不開(kāi)FPGA，比如前段時(shí)間美國(guó)制裁中興通訊，F(xiàn)PGA也位列制裁名單之上，而華為和中興所需的FPGA大多依賴于從賽靈思和阿爾特拉等美國(guó)公司進(jìn)口。

　　在醫(yī)療領(lǐng)域，F(xiàn)PGA則被用于聲波檢測(cè)儀、CT掃描儀、核磁共振、x射線等各種設(shè)備上。在消費(fèi)品電子、物聯(lián)網(wǎng)、汽車(chē)電子、機(jī)器人、數(shù)據(jù)挖掘、工控等領(lǐng)域，F(xiàn)PGA也扮演著重要角色。隨著機(jī)器人、無(wú)人機(jī)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)人駕駛、5G通信的興起，市場(chǎng)前景會(huì)越來(lái)越好。根據(jù)Gartner統(tǒng)計(jì)，從2014年到2023年，F(xiàn)PGA的年均增長(zhǎng)率達(dá)7%。

　　可以說(shuō)，幾乎你能見(jiàn)到和見(jiàn)不到的大部分電子設(shè)備中，都有FPGA芯片這么個(gè)玩意兒。

　　為何研發(fā)難度高

　　目前全球的FPGA市場(chǎng)，基本被前面提到的兩家美國(guó)公司壟斷——賽靈思和阿爾特拉。在過(guò)去十多年里，英特爾、IBM、摩托羅拉、飛利浦、東芝、三星等其他60多家公司都曾試圖涉足FPGA領(lǐng)域，但紛紛慘敗。這其中的原因就在于FPGA的進(jìn)入門(mén)檻極高。

　　有多高?

　　一是專(zhuān)利技術(shù)壁壘。賽靈思從上世紀(jì)80年代開(kāi)始做FPGA，在30多年時(shí)間里積累了豐富的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，在該領(lǐng)域有異常雄厚的技術(shù)底蘊(yùn)，并與阿爾特拉、萊迪思、美高森美等公司用近9000項(xiàng)專(zhuān)利構(gòu)筑的知識(shí)產(chǎn)權(quán)壁壘，很大程度上堵死了后來(lái)者追趕的道路。即便是強(qiáng)如英特爾，最后也是以耗資167億美元收購(gòu)阿爾特拉獲得了FPGA領(lǐng)域的入場(chǎng)券，而非通過(guò)自主技術(shù)研發(fā)在FPGA領(lǐng)域站穩(wěn)腳跟。

　　二是市場(chǎng)相對(duì)偏小。全球FPGA市場(chǎng)總額僅為50億美元，而英特爾在2015年第四季度的營(yíng)業(yè)收入就達(dá)149億美元。相對(duì)偏小的市場(chǎng)份額很難養(yǎng)活太多的大公司，必然導(dǎo)致競(jìng)爭(zhēng)異常激烈，僅僅少數(shù)佼佼者才能生存下來(lái)。