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从中外工艺制程差距,看高云半导体的全球化布局

来源:爱集微

#高云半导体#

09-29 07:04

集微网报道,凭借“可编程性”和可反复改写的“灵活性”等特性,全球FPGA产业在2000年后有了大幅成长,且近几年在5G通信、人工智能等领域也大放异彩。

随着5G、AI等技术的提升,全球FPGA市场规模稳步增长, Frost&Sullivan预计全球FPGA市场规模将从2021年的68.6亿美元增长至2025年的125.8亿美元,年均复合增长率约为16.4%。2020年,全球FPGA的年销售额已超过60亿美元,预计到2025年,全球FPGA市场将超过120亿美元。

2021年9月27-29日,拥有完全自主知识产权的国产FPGA厂商高云半导体,携手10+代理方案商亮相深圳国际电子展(ELEXCON),在深圳国际会展中心展示了3大量产家族、10余个子系列FPGA解决方案。在此次展出的产品中,公司超小封装FPGA芯片最小支持1.8mm X 1.8mm;大封装FPGA芯片最多支持55K逻辑资源、676管脚。

纵观FPGA整个产业链,国内产业链相对国外较为薄弱,高云半导体市场部认为,主要原因在于国内是围绕“点”上的创新,也就是说,尽管国内的局部技术表现较佳,但并没有覆盖至整个产业链,而这也是国内行业的一大特点。不过随着技术的提升和人才的扩充,预计到2022年至2023年,整个国产FPGA将有极大变局。

加速布局新兴领域

高云半导体成立于2014年1月,总部位于广州,注册资本9218万元人民币,总投资约5亿元,是一家完全自主可控的国产FPGA设计公司,致力于提供FPGA芯片、软件、IP、参考设计、开发板以及FPGA整体解决方案。

经过多年发展,高云半导体已在10+行业大规模量产,成熟整体解决方案达15个以上,量产项目500+,正在进行中的项目900+,累计客户愈1000位。

目前,高云半导体已量产FPGA产品主要有三大家族。一是晨熙家族,主要面向中高端FPGA市场;二是小蜜蜂家族,主要面向低密度FPGA市场;三是GoBridge家族,主要提供灵活的接口扩展。公司产品广泛应用于金融、工业、电力、安防、服务器及PC领域,同时积极拓展新兴市场,在智能汽车、AIoT、5G等领域加速布局。

本次展会,高云半导体展示了其FPGA生态中的多套解决方案。

汽车电子

FPGA芯片具有灵活性高、应用开发成本低、上市时间短等优势,应用场景覆盖了包括工业控制、网络通信、消费电子、数据中心、汽车电子、人工智能等广泛的下游市场。

据介绍,高云半导体的汽车类产品应用于汽车中控屏当中,主要包括高云GW2A-18QN88、GW1N-4QN48、GW1N-4QN88三颗芯片,集中用于多媒体、商用乘车、车载系统等领域。

作为第一家发布国产车规级FPGA的原厂,得益于芯片出色的性能表现和强大的技术支持,高云半导体产品已经被国内多家知名车厂及方案商采用并大规模量产。

高云半导体市场部表示:“高云半导体是国内第一家大规模出货车规FPGA芯片的原厂,公司的车规方案目前已在市场上数十款汽车上使用,至今已远超100万片的出货量。”

工业领域

在工业领域,高云半导体也拥有多套工业解决方案,涵盖工业控制、电流环FOC、IES工业以太网及powerlink解决方案,已在多家知名客户中使用并陆续量产。

其中,FOC解决方案提供高效的FOC算法,亦可提供M1软核,客户可根据需求灵活配置,选择适合的方案和FPGA器件。工业PLC方案提供多款工业市场主流型号的Pin2Pin替换型号,可加快客户项目开发进度,缩短开发周期,其中高云小蜜蜂家族多款产品已实现在PLC产品的量产。

Gobridge家族:转接芯片

据悉,今年6月,高云半导体推出了Gobridge ASSP产品线,支持全速USB设备接口,兼容USB V1.1协议,全内置USB协议处理,无需外部编程,支持USB to JTAG/SPI/I2C,以及USB转UART。 

在发布的高度集成、低功耗、单芯片USB总线转接芯片GWU2X和GWU2U上,GWU2X通过USB总线提供4种扩展接口:SPI、I2C、JTAG和GPIO;GWU2U提供USB总线转串行UART总线功能。

工艺制程相差2-3代

目前,全球FPGA市场呈现寡头垄断格局,2019年,87%市场份额被赛灵思与英特尔(2015年收购Altera)占据,分别以52%和35%的占有率居于第一和第二;而Lattice与MicroChip(2018年收购Microsemi)分别位列第三和第四,各占有5%的市场份额,上述四家企业合计占有全球FPGA市场份额的97%以上。

尽管FPGA市场被国外企业高度垄断,但中国FPGA的市场规模及前景却不容忽视。

根据Frost&Sullivan数据,中国FPGA市场从2016年的约65.5亿元增长至2020年的约150.3亿元,年均复合增长率约为23.1%。随着国产替代进程的进一步加速,中国FPGA市场需求量有望持续扩大。根据Frost&Sullivan数据,预计到2025年,中国FPGA市场规模将达到约332.2亿元。

虽然我国FPGA的市场需求呈现出欣欣向荣的景象,但国产FPGA厂商仍在生态系统、专利技术、研发人才、研制难度等方面面临较大挑战。

同时,在中美贸易摩擦的影响下,国产化替代需求强劲,但由于起步时间较晚,FPGA产品技术壁垒较高,产品迭代优化均需要长期积累,在高端器件产品方面,国产FPGA仍然需要较长时间积累方能有所突破。

由于FPGA属于逻辑芯片,技术门槛非常高,从产品研发设计、样片、试产(小批量),到最终量产,正常周期在两年左右。从研发来看,高云半导体的研发团队有200余人,占比70%以上。

高云半导体认为,对于FPGA原厂来说,主要是解决EDA工具和芯片两方面的问题,二者比重基本上是5:5,甚至超过6:4。除此之外,软件开发的难度也颇高,所以每个FPGA原厂都在做大量软件的投入工作。此外,受限于较高的技术门槛,尽管国内MCU厂家有上万家,而FPGA原厂却不到十家。纵观全球,中国更是除美国之外,唯一能够生产FPGA的国家。

简言之,中外厂商差距可谓是技术和整个产业链的差距。具体从技术来讲,主要是人才的稀缺。“去年国内芯片厂商给应届生的月薪大致是12k-20k之间,今年很多能达到20k-40k,但这样还招不到人。” 高云半导体市场部表示,一方面,微电子专业学生毕业后多选择从事芯片设计,互联网、嵌入式等工作;另一方面,从学校来说,除几个名校之外,国内高校能够培养出相关人才的能力很少,每年培养出的专业人才远远赶不上芯片厂商急速扩张的速度。

从整个产业链来说,国内产业链相对国外较为薄弱,主要原因在于国内是围绕“点”上的创新,也就是说,尽管国内的局部技术表现较佳,但并没有覆盖至整个产业链,而这也是国内行业的一大特点。

具体到工艺节点上,目前国内大部分出货都集中在40nm、55nm工艺,但是国外最赚钱的仍是28nm工艺结点,中大规模器件,国内外的工艺差距至少有2-3代。不过高云半导体市场部预计,随着技术的提升和人才的扩充,2022年至2023年,整个国产FPGA将在28nm工艺结点有着较大的竞争。

除了芯片上的工艺差距,目前国内FPGA原厂大规模EDA工具集中于100k逻辑规模,一旦超过350k,EDA的算法复杂度将呈指数型增长,而这对每家原厂来说都是较大的挑战。

基于此,高云半导体始终将自身定位于一家全球化布局的厂商,2017年起,公司就开始全球化布局,包括研发、市场营销网络等方面均走在国内厂商前列。次年开始组建亚太区销售网络,2019年开始组建北美和泛欧区销售网络,经过3-4年的布局,公司今年在国外市场的大客户拥有了指数级增长。

“最终,国内大部分市场,不仅仅是芯片行业,还有设备类企业也将逐渐被国产替代。正因如此,国产芯片的确正迎来百年一遇的机会。” 高云半导体市场部指出。

责编: wenbiao

Sara

作者

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