美国垄断的万能芯片FPGA，涉及国际安全，中国为什么还没彻底搞定（fpga芯片内部基本结构）

虽然中国在一些种类的芯片上取得了突破，比如手机芯片、超算芯片，但是在一些芯片种类一直都没有办法搞定，比如CPLD/FPGA（复杂可编程逻辑器件与复杂可编程逻辑阵列）芯片领域，欧美依然处于技术垄断阶段FPGA 是指一切通过软件手段更改、配置器件内部连接结构和逻辑单元，完成既定设计功能的数字集成电路。

FPGA 可以通过设定而实现各种复杂的功能电路就好像一个机器人一样，你想要跑步快，就把你设定为博尔特，你想要篮球猛，就把你设定成姚明FPGA 诞生于 80 年代，一开始饱受质疑，随着技术的不断发展与成熟，当 FPGA 加入数字信号处理、嵌入式处理、高速串行和其他高端技术时，在 90 年代中后期，FPGA 开始发光发热。

（CPLD 在有些时候也会被纳入 FPGA 之中，两者之间的区别主要是在架构和工艺上会略有区别，但基本原理都是相同的）

FPGA可以说是一个多面手，在灵活性上高于专用芯片ASIC，性能和实时处理能力优于CPU通过现场对芯片进行硬件编程来实现不同的电路功能，FPGA也被誉为“万能芯片”，被广泛应用于航空航天、通信、工业控制、计算和存储、汽车电子、医疗器械、仪器仪表、广播和消费电子等行业，是新兴的大数据、云计算、5G、人工智能和自动驾驶等领域不可或缺的重要元器件。

身为发明者的美国赛灵思和后来将 FPGA 应用于可编程片上系统的美国阿尔特拉基本上垄断了 FPGA 90%的市场，它们和和Lattice、Microsemi等公司通过近9000项专利构筑了牢固的知识产权壁垒，对后来者形成了强大的市场壁垒，几乎封锁了所有通向FPGA商用产品的通途。

二十多年来，上百家企业曾经想要冲击 FPGA 市场，都铩羽而归

直到2010年，部分FPGA芯片专利过期，中国才有一些企业入局FPGA市场，虽然说可以通过先进的EDA工具来提升FPGA的开发效率，但是我国依然严重依赖国外的EDA工具，因此也限制了国内FPGA产业的发展。

什么是EDA工具呢？它是指芯片设计工具（电子设计自动化）在集成电路发展的早期，人工即可完成集成电路设计但随着摩尔定律的推进，要完成单位平方毫米内上亿个门级电路的芯片的设计，则必须通过EDA辅助工具进行芯片设计。

目前国际上主要有三大集成电路EDA公司，分别是Synopsys，Cadence，Mentor Graphics。三家在EDA行业的市占率几乎形成垄断，且均为美国公司。

使用EDA工具的混合信号芯片设计流程因为FPAG芯片对于产品的安全性和可靠性要求异常严苛，涉及到国家安全，如果不能够实现自主化，除了在供应上受制于人之外，还带来巨大的安全隐患，而且FPGA全球市场高达50亿美金，中国市场达15亿美金，国内FPGA市场年增速超30%，可见FPGA的市场前景广阔。

举个例子，在FPGA领域，皇冠上的明珠却是宇航级抗辐射芯片，这是FPGA领域最高的级别，也是全世界最贵的芯片，一颗价值千万同创国芯是最早的入局者，它们研究的TItan系列高性能FPGA有两大特点，一是TItan系列它是中国第一款千万门级FPGA； 二是采用了先进的40nm制程，在国内领先。

TItan系列高性能FPGA产品的发布可以说是从此打破国外技术的垄断局面、国产FPGA 向前迈进了一大步

同创国芯推出的Titan系列可编程逻辑器件采用了完全自主产权的体系结构和主流先进制造工艺，产品规模为3万至32万个可编程基本逻辑单元，带有DDR3和PCIe接口Titan系列产品包含创新的可配置逻辑单元（CLM）、专用存储单元（DRM）、算术处理单元（APM）、多功能高性能I/O以及丰富的片上时钟资源等模块，能够为客户提供高性能，大容量，差异化应用的FPGA产品。

除此之外，中科亿海微研制成功300万门级ER2C3000-H型高可靠FPGA芯片，抗单粒子翻转能力可以提升1~2个数量级，可以满足商业航天的特殊需求除了航天领域，中科亿海微还瞄准军工、信息安全、工业控制、现代通信等行业应用需求，不断提升企业技术创新能力，扩展FPGA产品类型，2019年成功研制出基于国产先进工艺的FPGA IP核，同时研制出高性价比的千万门级FPGA和高性能功耗比的百万门级FPGA系列产品，可以满足更多的行业应用需求。

除此之外，如今中国电科、AGM等众多国产企业正在努力依靠自主研发，突破封锁在中低端市场取得了不错的成绩紫光集团曾经想通过购买 Lattice 来破开垄断局面，遭到特朗普政府的强势打压目前来说，中国的FPGA技术只是在中低端取得了突破，还是没有攻克高端FPGA技术。

欧美之所以在芯片领域做到了技术垄断，除了因为如今的科技、整个文明社会的框架、标准都是欧美制定的，他们拥有多年的技术储备还有就是芯片领域的技术含量太过于密集了整个芯片领域从研发到设计再到生产，每一个步骤的技术难度之高，如果没有顶尖的半导体专家和一流的工具设备，根本没有办法完成，比如画板子、晶圆、流片、制程、封装、光刻等。

国产光刻机流片另外芯片行业资金极度密集，生产线动辄数十亿上百亿美金而且往往投入数年还没有任何回报对于FPGA这样高难度的芯片类型来说，需要投入的人才和资金太多了，短期内又很难取得突破，这也是为什么中国始终没有掌握高端FPGA芯片的原因。

希望国家可以加大力度扶持，让中国可以掌握高端FPGA芯片技术。