中科億海微探路自主可控FPGA晶片：未來不再被西方「卡脖子」
- 2020 年 3 月 4 日
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FPGA晶片，一個特別專業又燒錢的領域。
在網易科技的《致前行者》節目中，魏少軍、趙偉國和楊瀾曾談到2018年中國進口晶片3120多億美元，相當於石油、鋼鐵、糧食進口的總額，可見晶片行業的重要性。對於一般大眾來說，往往只知道CPU（中央處理器）和GPU（圖形處理器），卻忽視了數字核心處理晶片家族還有另外一名“成員”—FPGA。
資料顯示，FPGA全稱是Field Programmable Gate Arrays（現場可編程門陣列），通過現場對晶片進行硬體編程來實現不同的電路功能，被譽為“萬能晶片”。FPGA廣泛應用於航空航天、通訊、工業控制、計算和存儲、汽車電子、醫療器械、儀器儀錶、廣播和消費電子等行業，是新興的大數據、雲計算、5G、人工智慧和自動駕駛等領域不可或缺的重要元器件。
高度壟斷的FPGA晶片行業
據了解，FPGA晶片的技術門檻非常高，一直處於美國公司的壟斷之下。處於領跑地位的賽靈思在該領域深耕了30多年，積累了豐富的技術和經驗，建立了完整的FPGA生態環境，與Intel、Lattice、Microsemi等公司一起形成了堅實的壁壘，具有絕對的技術優勢。
在這個高度壟斷的FPGA晶片行業，中國還處於後發且弱勢的地位。在2010年左右，隨著FPGA部分專利技術開始到期以及中國對FPGA晶片重要性認識的進一步提高，中國才逐漸出現了幾家FPGA晶片設計企業。
在第二屆絲路商業航天大會上發布的“2019商業航天30強”榜單中，我們看到了一家研發FPGA晶片的公司——中科億海微。網易科技藉此專訪了中科億海微公司總裁魏育成博士。
中科億海微公司總裁魏育成博士
據介紹，魏育成博士多年致力於航空遙感載荷系統集成與服務、地理空間大數據處理分析、人工智慧晶片等領域的科技成果轉化和產業化應用推廣的工作。
談及為何他領導的中科億海微公司會選擇FPGA晶片領域時，魏育成博士對網易科技表示，中科億海微的技術團隊源於中科院電子所，2017年團隊創業時已經在研究所有十餘年的全正向FPGA設計經驗，公司成立後仍然堅持自主可控的正向設計技術路線。這條路對於初創企業而言，一開始會比較艱難，因為團隊除了要掌握硬體電路設計方法，還要有自主的架構設計以及EDA軟體工具設計能力，與一些FPGA創業公司採用的“跟隨”和“仿製”策略相比，中科億海微走的道路對團隊的要求更高，但相比而言，“困難的事情容易成功”——為了讓中國人的FPGA在世界上佔有一席之地，需要首先把基礎打紮實。
他坦言：“FPGA這一類通用邏輯晶片長期以來是中國‘卡脖子’的問題，目前中國市場95%以上的FPGA產品是美國的公司在提供，一旦美方禁運，後果不堪設想”。有鑒於此，中科億海微公司致力於自主設計晶片架構、電路和EDA軟體，同時選擇中國流片以及封測製程，以期實現FPGA晶片的自主可控。
據魏博士介紹，中科院電子所早在2005年就開始了FPGA學科布局，組建了可編程晶片與系統研究室，2017年順應國家創新驅動發展戰略，研究室整體轉製成立中科億海微公司，致力於FPGA科技成果的產品化和產業化。因此中科億海微雖是一支市場上的新生力量，但擁有15年的自主FPGA晶片研製技術積累，形成了一支涵蓋積體電路硬體設計、軟體設計、測試、搞輻照加固、可靠性保障、產品應用推廣等技術方向的研發團隊，其中博士和碩士佔比55%，高級專業技術職務人員佔比達到了12%。
2019年，中科億海微也完成了A輪融資。
礪志創芯 產業報國
FPGA晶片跟航天領域是如何結緣的呢？魏育成博士表示，在外太空環境下，晶片是很脆弱的，尤其對含有大量SRAM存儲單元的FPGA晶片。因為外太空存在大量的帶電離子和宇宙射線，會對晶片會造成硬損傷或軟錯誤，從而對系統載荷造成極大的影響。普通的商業級FPGA晶片在外太空中無法保障長期可靠工作，因此需要進行抗輻照加固設計的宇航級高可靠FPGA晶片。
多年來，中國航天、國防等領域對FPGA晶片高度依賴進口，使用成本極高。對於很多商業航天來說，其本身衛星的成本就不高，如果大量使用國外宇航級晶片，成本就會hold不住。同時受瓦森納條約的限制，國外的高可靠FPGA晶片對中國是禁運的。因此，打造低成本、高可靠的FPGA晶片是商業航天現階段的痛點。在這種情況下，中科億海微研製成功300萬門級ER2C3000-H型高可靠FPGA晶片，抗單粒子翻轉能力可以提升1~2個數量級，可以滿足商業航天的特殊需求。
除了航天領域，中科億海微還瞄準軍工、資訊安全、工業控制、現代通訊等行業應用需求，不斷提升企業技術創新能力，擴展FPGA產品類型，2019年成功研製出基於國產先進製程的FPGA IP核，同時研製出高性價比的千萬門級FPGA和高性能功耗比的百萬門級FPGA系列產品，可以滿足更多的行業應用需求。
據介紹，“礪志創芯 產業報國”是億海微的核心價值觀，未來，億海微的目標也是希望把產品、服務、創新做到極致，魏育成表示：“我們的理想是經過5至10年的努力讓中國人的FPGA在世界上有一席之地。”
