決定90%軍用電子設備命運的芯片 中國何時才能完全自主？

　　相對于廣為人知的CPU，FPGA可謂默默無聞。目前，國產CPU已經逐漸代替國外CPU，但FPGA卻仍然完全依賴從美國進口，這對中國國防安全是一個非常大的隱患——因為如果沒有FPGA，90%以上的軍用電子設備將成為電子垃圾。

　　隨著PC和智能手機的普及，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%的大型軍用電子設備都要用到FPGA，在即將到來的5G通信、物聯網、大數據等民用領域，FPGA也有非常大的潛力。

　　而恰恰是這樣一款重要的芯片，中國卻基本依賴進口。

　　FPGA是什么?

　　如果用科學術語來正式介紹，FPGA是現場可編程門陣列。用普通人能聽懂的話來說，它就是一個允許你在上面編程的芯片。編程完之后，就可以實現一個特殊的硬件加速算法，比如精確制導武器上的地圖匹配。

　　如果還是不懂，沒關系，我們舉些應用的例子，來看看它能干什么吧。

　　比如，在軍事國防領域，FPGA被運用于航天、航空、電子、通信、雷達、高端波束形成系統等領域，在各種軍用電子設備中也經常會有FPGA的身影。

　　以相位控制電子掃描陣列雷達(相控陣雷達)為例，一個大型相控陣雷達有幾千個TR組件(看不懂沒關系，知道它是雷達的一個極為關鍵的部件就行)，幾個TR組件組成一個小的處理單元對信號進行數模轉換和預處理，而每個單元就含一個FPGA芯片。

　　另外，對夜戰非常重要的紅外設備也離不開FPGA。美國國防后勤局就曾采購過美國賽靈思公司的FPGA用于監視、偵察和火控系統中紅外傳感器的數據處理。

　　除了被廣泛運用于軍事領域，FPGA芯片在民用市場也頗具潛力，應用場景非常廣泛。比如即將到來的5G通信，通信基站其實就是一個小相控陣，這就必須采用FPGA進行數據處理。

　　現有的通信設備也離不開FPGA，比如前段時間美國制裁中興通訊，FPGA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公司進口。

　　在醫療領域，FPGA則被用于聲波檢測儀、CT掃描儀、核磁共振、x射線等各種設備上。在消費品電子、物聯網、汽車電子、機器人、數據挖掘、工控等領域，FPGA也扮演著重要角色。隨著機器人、無人機、大數據、物聯網、無人駕駛、5G通信的興起，市場前景會越來越好。根據Gartner統計，從2014年到2023年，FPGA的年均增長率達7%。

　　可以說，幾乎你能見到和見不到的大部分電子設備中，都有FPGA芯片這么個玩意兒。

　　為何研發難度高

　　目前全球的FPGA市場，基本被前面提到的兩家美國公司壟斷——賽靈思和阿爾特拉。在過去十多年里，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領域，但紛紛慘敗。這其中的原因就在于FPGA的進入門檻極高。

　　有多高?

　　一是專利技術壁壘。賽靈思從上世紀80年代開始做FPGA，在30多年時間里積累了豐富的技術和經驗，在該領域有異常雄厚的技術底蘊，并與阿爾特拉、萊迪思、美高森美等公司用近9000項專利構筑的知識產權壁壘，很大程度上堵死了后來者追趕的道路。即便是強如英特爾，最后也是以耗資167億美元收購阿爾特拉獲得了FPGA領域的入場券，而非通過自主技術研發在FPGA領域站穩腳跟。

　　二是市場相對偏小。全球FPGA市場總額僅為50億美元，而英特爾在2015年第四季度的營業收入就達149億美元。相對偏小的市場份額很難養活太多的大公司，必然導致競爭異常激烈，僅僅少數佼佼者才能生存下來。