毅达资本领投 一家高性能FPGA芯片研发企业

近日，毅达资本完成对芯慧微电子（山东）有限公司（以下简称“芯慧微”）的A轮领投。本轮资金将主要用于新一代十亿门级FPGA和PSoC产品关键技术攻关和产品研发和28nm亿门级高性能FPGA产品升级、量产和系列化工作。

芯慧微成立于2019年，专注国产高性能FPGA芯片及各类相关IP的设计、生产和销售。公司目前形成了FPGA芯片、eFPGA、FPGA系统应用解决方案及SoC与IP核设计服务等三大核心业务板块，产品广泛应用于异构计算、信息安全、人工智能、边缘计算、计算加速等新兴产业方向和前沿技术领域。
据芯传感了解，芯慧微源自于原中国科学院电子学研究所可编程芯片与系统研究室，在济南、北京两地设有芯片技术研发中心。公司核心团队由来自于中国科学院和国内外集成电路领域知名研发机构和高校的资深专业人士组成，研发人员中80%以上具有博士、硕士学位，毕业院校包括剑桥大学、清华大学、复旦大学、南京大学、浙江大学、中国科学院大学等著名学府。

国产FPGA芯片“迎难而上”

FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）是在硅片上预先设计实现的具有可编程特性的集成电路，它能够按照设计人员的需求通过软件手段更改、配置器件内部的电路结构，让客户不必依赖由芯片制造商设计和制造的ASIC芯片，广泛应用在原型验证、高性能计算和实时信号处理领域。
虽然有“万能芯片”的美誉，但是FPGA在全球范围内市场规模还非常有限，远不及CPU及GPU市场规模。造成这一种现象的原因，最主要是FPGA行业门槛非常高。
另外，FPGA一直是国内的短板，市场基本被国外垄断。目前，全球FPGA市场基本被四大巨头垄断：Xilinx（赛灵思）、Intel（英特尔，此前收购了Altera）、Lattice（莱迪思）、Microsemi(美高森美)。国内FPGA厂商有高云半导体、京微齐力、上海安路、紫光同创、AGM和上海复旦微等。
国内FPGA企业在初期常借鉴国外产品，但大规模市场推广需解决技术专利难题，因国外企业已垄断多数专利。自主开发芯片结构以避免侵权，对国内企业是巨大挑战。
此外，FPGA开发中的仿真工具长期依赖进口，也是国内企业面临的另一大挑战，需软硬件持续投入。目前，国内企业在软件突破上已取得一定成绩。
随着数据中心建设，人工智能和自动驾驶等新兴市场的加速发展，FPGA规模持续增长。2023年中国FPGA市场规模约为249.9亿元，较上年增长19.68%。根据预测，2024年中国FPGA市场规模将达到290.1亿元。
FPGA 芯片因为其现场可编程的灵活性和不断提升的电路性能，下游细分市场非常丰富，包括工业控制、网络通信、消费电子、数据中心、汽车电子、人工智能等领域，这些领域需求增长明确，发展空间广阔。工业领域、 通信领域、消费电子、数据中心、汽车领域 、人工智能分别占比为 31.54%、41.32%、6.25%、10.71%、6.32%、3.86%。
2018年至2022年，安路科技和复旦微电FPGA相关业务营收，合计从2018年的0.96亿元增长至2022年的18.23亿元，CAGR为108.75%。国内企业的FPGA相关业务营收增速快于板块的整体增速，FPGA国产化替代正在快速推进。

国产替代需要考虑的因素

对于国内这么大的FPGA市场，如果要进行FPGA国产化方案替代，以下几个因素是需要考虑的： 
1.工艺制程、门级规模、SerDes速率 
这3个参数，也是衡量FPGA基本性能的重要指标，工艺制程直接影响芯片的功耗、性能和成本，如果功耗过大，那么在硬件设计时就需要考虑电源的功率和散热问题。制程同样也影响着门级规模，越高的制程工艺，那么在同样面积大小的晶圆上就可以做出更大规模的门级电路，当然也具有更大的设计空间。SerDes的传输速率，则影响FPGA在进行高速数据传输、处理时的性能。
2.可靠性、稳定性和一致性 
FPGA通常应用在一些需要高速、实时处理的场景，可靠性、稳定性极为重要。芯片在不同温度、湿度、震动、盐雾等环境下的性能表现？芯片的寿命能使用多久？每颗芯片的性能参数是否在一定范围内保持一致？这些都是需要在进行国产化替代时，需要考虑的问题。 
3.兼容芯片的兼容性和知识产权问题 
国产FPGA是从逆向设计转到自主研发的，有的国内FPGA厂商提供有完全兼容Xilinx、Altera部分型号的FPGA芯片，对于这类产品，需要考虑FPGA硬件和软件的兼容性。硬件方面，是Pin对Pin兼容，可以无需修改电路直接替换，还是需要做一些改动，比如高速接口的阻抗匹配、走线长度等等。软件方面，需要考虑开发工具的兼容性，比如FPGA开发、调试、下载工具，MCU开发工具，IP核和RTL级代码、原语的兼容性等等，是否需要在原来的开发环境基础上安装额外的补丁包来适配。另外，如果你的产品需要出口到国外地区进行销售，使用兼容型号的FPGA芯片，可能会涉及到知识产权问题，要和芯片厂商沟通确认。 
4.自研芯片的生态 
如果是完全自主研发的FPGA芯片，需要考虑芯片的生态，包括开发图形化EDA开发工具的使用，对第三方工具的支持，如Modelsim，是否支持Verilog/VHDL混合编程，提供的IP核的丰富程度，开发板，芯片手册/应用文档等。5.性价比、货源 
芯片的性价比是极为重要的一个因素，相比于Xilinx和Altera，如果同等性能的芯片，国产FPGA芯片有价格优势，我相信很多用户会选择进行国产替代。从设计角度来考虑，还需要看这款芯片的电源要求、外围电路、阻抗走线、封装等是否是常用的设计要求。从供应链角度，需要考虑这款芯片的供货稳定性、供货周期等多个因素。

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