自主FPGA高端核心芯片开发助力国家强基战略

广东高半导体科技股份有限公司副总裁兼首席技术执行官   朱璟辉

非常容幸作为半导体产业集成电路领域的代表企业和大家一起探讨和交流工业强基战略,我的演讲题目是自主FPGA高端芯片开发,助力国家强基战略。首先,我先介绍一下FPGA的演变、在国内外的现状、业态新趋势,强基战略及FPGA的机会,高云布局产品及策略,经验体会和建议。

FPGA是赛灵思创始人Ross Freeman在80年代发明的专利。80年代是第三次工业革命的时期,在半导体领域出现了一个超大规模集成电路的新东西,在集成电路中可以分成三大块,一个是CPU,第二个是存储期,第三个是逻辑芯片。今天的CPU已经是Intel、高通、AMD等巨头的天下,最大的存储器制造厂商是韩国的企业,唯独在可编程逻辑单元,市场上独占鳌头的企业还是当年的几家企业。那么,是不是很多企业对可编程领域没有兴趣呢?其实不然,从80年代到现在,不少于70家企业尝试进入到这个领域,其中不乏巨头企业,像Intel等公司,但是最后都失败了。所以说,这个领域的技术门槛是非常高的。

FPGA的基本单元很简单,查找表、寄存器、布线、输入输出I/O,逐渐的加入了储存器、锁相环、信号处理单元、高速串并转换、微处理器等。现在的每一个FPGA都是一个系统的器件。所以我们可以看到,如果你成功的开发出一款FPGA芯片,那么集成电路的设计技术论证大部分都已经被掌握。不仅如此,在给客户一个FPGA的同时,还要给他一套相关的开发工具,这就牵扯到另外计算机辅助设计的领域,这也是由三家公司垄断的。我们能有一套成功的工具链推出的话,从前端的综合到后端的布局布线,到仿真,也把大部分FPGA领域的技术包括了。开发出一款FPGA芯片,就说明你抢占了集成电路领域设计的制造点。国内外的现状,我们可以看到FPGA有很大的广泛的应用。按照销售来讲,通讯、工业、军事航空、消费等都有应用。战略价值,在网络通信、芯片设计、大数据等方面都有应用。现在国内外有一些差距,这些通过相关的数据都可以了解。

发展自主的FPGA,我认为是一个绕不过的弯。

在应用方面,FPGA产品基本上涵盖了现在的热点。5G无限通讯、数据中心、工业控制、汽车ADAS、消费等领域。因为FPGA是一个可编程的器件,在热点的技术当中,总会有FPGA的身影。

现在,深度学习是半导体行业的一个的热点,据说今年在硅谷新成立的初创企业当中,50%都是这个项目。有一大批初创企业在做深度学习的技术,像微软、苹果、谷歌、亚马逊这些巨头,也都花费了资金投入到这个领域。微软说要采用FPGA的策略,可能也是因为这个原因,Intel也在不久前花费了167亿美元收购了一家公司,我想Intel和微软都是有着共同的方向。所以,在目前的创新热点当中,FPGA是一个非常重要的角色。

强基战略中,FPGA可以扮演什么样的角色呢?主要是芯片的乘数效应。比如说工程师想做一个电子系统,该如何选择芯片呢?一种方法是采用专用芯片。这种芯片周期长,少则一年,多则两年,才能作出一个产品。这样的高门槛,对很多想创新、想做系统的企业是一个很大的障碍。另一种方法是到芯片网站去买一个初级开发的芯片,然后就可以开始使用了。这样的技术跟开发一个手机用户终端,做一个开发技术是一个级别。所以很多有志于创业的人,有一些新的思想的都可以用这种方法,很快的实现影响。

我们的FPGA是一个平台,软件工具链就相当于笔和墨,做出来的东西,就是知识产权。他成功了,我们就成功了,如果我们成功了,不仅是高云的成功,背后有一大批企业会成功,所以这是乘数效应。

自主FPGA的重要窗口期在哪?实际上,我们看到在十一五、十二五期间,国家也花费了不少的资金,但由于种种原因,到目前为止还是无法支撑产业化。现在,我们认为是一个发展的良机,《中国制造2025》和消费等领域潜在需求的报告,以及国家对强基战略、芯片安全和国产化的需求可以拓宽应用面。而且伴随着人才的溢出,国际巨头激烈竞争,产业调整可以带来了优秀人才的引入。由于企业文化的一些冲突,我们看到这种现象在发生。我们选择这个时间切入这个领域,最初的专利都是最基础,而且覆盖面很宽阔,这是一个很关键的方面。

目前,国内的FPGA处于起步阶段,但现在是一个最佳的窗口期。

下面,简单介绍一下高云的布局和产品策略。目前,我们聚集了FPGA的各类人才,在硅谷有研发中心,在国内也有硬件和软件的研发中心和销售团队。我们拥有一流的FPGA团队自主知识产权,软硬件同步开发,有一些核心骨干都是来自于国际知名公司。自主知识产权、软硬件逐步开发,国内真正从事正向设计的标杆,原国际FPGA厂商在国内外研发,销售及市场人才,对项目开发管理、基本流程管控,质量控制和销售都有很深的积累。

预计到2017年的第一季度,我们基本上可以全面覆盖中低领域。应用领域覆盖到了视频、工业控制、消费和安全领域,并且逐步会渗透到机器学习、物联网等领域,可以做实做强,逐步的提升国产FPGA软硬件在客户中的品牌影响。营销所产生的影响是需要时间去验证的,但是我们有信心,因为我们对产品质量的要求比国外的产品还要高。例如在消费领域,我们的产品一分钱也不会少。我们的产品质量和国外的一样,而且还比他们给出的价钱便宜,这样以来,我们的竞争力就突显出来了。

2017年,我们将会把研发方向逐步从中低密度变成中高密度。28纳米是一个非常好的切入点,我们会推出拥有500-2000万逻辑门,并带高速接口的产品,进入通信、大数据高速运算等涉及到国家安全急需的关键领域。

我们取得的一些进展和成果。在过去的三年里,我们已经对具有国际竞争力的55纳米的产品进行了布局,相应的自主开发软件也研发出来了。预计到2017年一季度末将会实现三个系列、三颗芯片的量产。28纳米中高密度的设计和模块设计已经进入了优化和产品生产。目前高云软硬件自主研发已经申请国内专利22项,发明专利12项,三项进入实质审查阶段,申请国外发明专利2项,等级软件著作权8项。而且在国际上连续两年被EETime评为2015、2016年全球最值得关注的60家初创企业之一,国内获得多项创新奖等荣誉。

接着,我再谈谈经验、体会和建议。首先,政策指引十分重要。我们的董事长在这些政策的指引下,毅然决然的进入到FPGA领域,由于这个领域非常的专业,当初在找找投资人的时候,他们很难理解。做这个行业没有一批人才是不行的,因此我们坚持持续的内外人才引进制度和持续创新机制,通过股权的方式聚集了一波人才,来推动高云的持续创新,以提升产品竞争力。人才对于高科技企业来说,是一笔最宝贵的财富,因为高特技企业完全依靠人才,没有人才,就没有新产品出来,这样一来,高科技企业就变的一文不值了。所以,我们特别重视人才的建设与培养,积极的投入大量的资源来打造适合高云的专业人才队伍。

建立切实可行的自主FPGA是我们中长期的目标。要夯实基础,引导各类国家基金进入,将自主FPGA做大做强。还组建FPGA芯片产业联盟,带动行业发展。举个例子,有客户要500万逻辑门的FPGA,有人提议把5个100万FPGA叠加在一起不就行了,后来通过芯片打孔,把分布单元组合在一起,这也是新发明的一项技术。我们可以看到在这个产业中各个厂商之间的密切合作,这背后的推手就是FPGA厂商。最后,我们要创造环境,引进高端人才,形成持续创新发展的动力。