Panda侃技術，聊一聊國產FPGA
作者：Hello，Panda
偷點閒，扯點國產FPGA的事兒，僅個人見解，一家之言。
從熊貓君入行起，所知的FPGA就只有Xilinx、Altera和Lattice三大家，偶爾能聽到actel的名字，便不知有其他，無論國產了。後來慢慢的隨着知識的增長，瞭解到還有Microsemi（有基於RISC-V指令集的SoC）、QuickLogic、Atmel、Avago、Cypress、Achronix等企業，無疑，以上都是美國公司，其中，Xilinx和Altera經過長期的老大老二爭奪戰終於在Intel收購Altera結束，Xilinx一家登頂，傲視羣雄。經過一些列的重組兼併和破產倒閉，全球玩家能排的上號的也就只剩下Xilinx、Altera、Microsemi和Lattice了，其中Microsemi還繼承了老宇航和老軍工的底子，Lattice主打差異特定應用；至於QuickLogic、Achronix之類的小廠商，基本上是舉步維艱，淪落到靠賣IP爲生的地步。從專利技術角度講，Xilinx和Altera擁有10000+的核心專利，強大的專利壁壘牢不可破，國產FPGA想要技術突圍困難重重，只能是沿路追趕，就是想收購都不行，紫光收購Lattice案直接被川普先生否決了。
到2015年，熊貓君第一次真正接觸使用了第一片國產FPGA，京微雅格的“華山”系列：大概6K多的LUT，集成了一個Cortex-M3的ARM硬核，內部有Block RAM和SRAM，好像SRAM只能被Logic和M3覈對半分，時間太長了記不清了。器件集成了常用DDR控制器、USB2.0/Ethernet/CAN/ADC/UART/IIC/SPI這些常用的外設接口，但是FPGA的I/O資源較弱，差分信號記得好像只支持LVDS。咱實話實說，對這個片子，熊貓君沒有對功能和性能一項一項的驗證過，大略的感覺還是可以的，弄得好的話，在中低端領域還有一定的發力本錢的。不過說實在的，給的那個開發工具實在不好用，國產大毛病，無論是界面友好還是綜合、佈局佈線的性能，都處於萌芽狀態，EDA軟件，國產當自強。這個器件後來放棄了，聽說京微雅格出現嚴重財務問題了。
第二家是深圳國微，怎麼說呢，在國產裏面，器件也算還行吧，有個缺點是不帶片上仿真[有大神糾正，可以用chipscope，特定版本的ISE裝補丁]，不知道現在最新版的是否改進，前一陣子搜索了一下，發現深圳國微被紫光國微收購成爲旗下子公司，然後又派生出了紫光同創，現在已經傻傻分不清楚到底啥關係了。深圳國微照樣存在EDA軟件硬傷，要使用三個開發工具才能生成Bit文件，也是非常的不方便。前一陣子調研一個項目，登錄了紫光同創的官網看了看，從介紹上有高端的Titan系列（帶6Gbps Serdes）、中端的Logos系列和低端的Compact系列（替代CPLD的），I/O支持得也還不錯，MIPI、LVDS、TMDS等常用的差分接口都能行。另外還有開發套件Pango Design Suite，沒用過，不知道體驗如何，黑金用Logos系列的PGL22G做了塊開發板，不到一千塊，感興趣的可以買來玩玩兒，分享分享體驗[這裏絕對不是打廣告,不認識黑金的人]。
第三家是上海復旦微電子，他們經常去國防、航天類的企業去宣講，宣講稱推出了超大規模的FPGA，型號是7K325T，對標Xilinx的XC7K325T，近期還推出了直接對標Xilinx XC7V690T的器件了，據稱是具有完全自主知識產權的國產業內水平最高的一家了。比較有意思的是，上海復旦微電子的器件直接可以用Xilinx的Vivado套件直接編譯。器件也好，開發平臺也好，咱沒有細細比照過，也不清楚是和Xilinx的器件略有不同還是完全相同，沒有發言權。
第四家是廣州高雲，他們家主要有兩個代的產品，名字起得挺好聽，叫做“晨曦”和“小蜜蜂”，都是基於LUT4的，有DSP資源，支持LVDS/LVPECLE差分電平；“小蜜蜂”是他家的第二代產品，針對應用集成了一些特殊的資源，也算是SoC吧，有集成Cortex-M3內核、閃存、ADC和USB2.0 PHY等資源的，都沒有Serdes資源，個人認爲吧，目前還算是比較弱小吧，綜合性能還趕不上當年的京微雅格。另外，他家的器件在低溫時還有問題，不知道現在修復沒有。至於EDA軟件呢，他家提供了一個叫做“高雲雲元軟件”的套件，綜合用的是SynplifyPro，下載用Gowin Programmer 。
另外還有一家上海安路（anlogic），跟高雲的產品性能和定位都很類似，他家有個叫“TangDynasty(TD)”的集成開發環境，界面跟早期的Quartus很類似。
其他家，其他家涵蓋一些大型的研究所的器件，他們滿足特殊領域的自用。還有一些比以上四家起步還要晚一些，感興趣的可以在網上搜一搜瞭解瞭解。
總之呢，FPGA屬於一個高大上的行業，國產纔剛剛起步，主要存在以下巨大的發展瓶頸：
（1）專利壁壘：美國幾乎持有所有的FPGA核心專利；
（2）人才問題：核心的EDA工具，特別是佈局佈線的算法高級人才幾乎沒有；
（3）生態環境：當前基本都是Xilinx和Altera等的生態，後進者從頭切入談何容易，IP資源圈、開發資源圈都得通通從頭建起。
最後呢，Panda君希望國產FPGA能夠慢慢強大起來，特別是貿易戰以來美國啓動新一輪技術封鎖，咱自己沒有的領域還真的硬不起來。呼籲研究者們堅持正向研究，真正做到潛心技術，迎頭趕上；呼籲開發者們，在滿足可用的基礎上支持國產器件，共建生態圈，也算是讓技術有回報；呼籲管理者們加大支持，營造更好的營商環境，引進和培養更多的相關人才。
祝越來越好！
