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兩個(gè)月前，國(guó)產(chǎn)FPGA廠(chǎng)商安路科技成功于科創(chuàng)板上市。在其招股書(shū)中稱(chēng)：“根據(jù)Frost&Sullivan 數(shù)據(jù)，以出貨量口徑統(tǒng)計(jì)，2019 年，公司FPGA芯片在中國(guó)市場(chǎng)排名第四，在國(guó)產(chǎn)品牌中排名第一�！蹦敲催@個(gè)被一些人稱(chēng)作“國(guó)產(chǎn)FPGA第一股”的安路科技究竟怎么樣呢？
本文將從FPGA行業(yè)的發(fā)展、國(guó)產(chǎn)FPGA的發(fā)展情況以及安路科技的發(fā)展情況進(jìn)行分析。
安路科技是一家專(zhuān)注于FPGA芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域的企業(yè)，主營(yíng)業(yè)務(wù)就是FPGA芯片。
FPGA全稱(chēng)為：現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門(mén)陣列（Field-Programmable Gate Array），是基于通用邏輯電路陣列的集成電路芯片，其最大的特點(diǎn)是芯片的具體功能是在制造完成以后由用戶(hù)配置決定，因此得名“現(xiàn)場(chǎng)可編程”。
第一、門(mén)陣列：FPGA芯片是由大量的邏輯門(mén)陣列組成的，而邏輯門(mén)是數(shù)字電路的基本單元。那么FPGA只要控制好這些門(mén)陣列，理論上就可以實(shí)現(xiàn)任意的數(shù)字電路功能。這也是FPGA芯片被稱(chēng)為萬(wàn)能芯片的原因。
第二、“可編程”：工程師可以通過(guò)硬件描述語(yǔ)言（例如VHDL和Veriglog）控制FPGA芯片上的邏輯門(mén)陣列，這里的“編程”和一般我們?cè)陔娔X上做的軟件編程并不是一個(gè)概念。
舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，軟件上的編程就像我們?cè)陔娔X上裝了一個(gè)新軟件，實(shí)現(xiàn)了一些新功能。但是裝完軟件的電腦還是那臺(tái)電腦。但像FPGA這種就屬于“硬件上的編程”，這是可以改變硬件結(jié)構(gòu)的。就像一個(gè)FPGA芯片之前被“編程”為了網(wǎng)卡，我們可以重新“編程”，讓它變成一個(gè)聲卡。
對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，反熔絲型FPGA也許是一個(gè)最好解釋“硬件編程”的例子，反熔絲型FPGA的一些節(jié)點(diǎn)在未編程時(shí)處于高阻態(tài)，是一種近乎斷開(kāi)的狀態(tài)。而在編程后，通過(guò)一定的電壓加在反熔絲點(diǎn)，斷開(kāi)的點(diǎn)就短接上了。也就是說(shuō)反熔絲技術(shù)在物理層面上改變了電路的通斷，進(jìn)而改變電路的功能。而如果是軟件的編程，編程如果讓CPU內(nèi)部發(fā)生斷開(kāi)或者短接，那CPU一定是燒壞了。
就是因?yàn)镕PGA這樣的特點(diǎn)，F(xiàn)PGA可以算是應(yīng)用范圍最廣的芯片了，基本各行各業(yè)都能看到它的影子。FPGA雖然應(yīng)用范圍廣，但在每個(gè)領(lǐng)域的用量其實(shí)很少，如同蜻蜓點(diǎn)水。這樣的結(jié)果就是每年的市場(chǎng)規(guī)模缺顯得少得可憐，根據(jù)Frost&Sullivan的統(tǒng)計(jì)2020年全球FPGA市場(chǎng)規(guī)模約為60.8億美元，而同年全球集成電路產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模約為3546億美元。
造成FPGA芯片市場(chǎng)規(guī)模較小的原因其實(shí)就在于市場(chǎng)上有MCU和ASIC這兩位“老大哥”芯片的存在。
目前FPGA芯片在市場(chǎng)上處于被低成本的MCU芯片和高性能的ASIC芯片夾擊的局面。
低成本的MCU芯片：MCU芯片也叫單片機(jī)，是集CPU、RAM、ROM、定時(shí)計(jì)數(shù)器和多種I/O接口于一體的芯片。我們可以將單片機(jī)理解為一個(gè)微型電腦，工程師可以根據(jù)需要編寫(xiě)一些程序，然后將這些程序燒錄到單片機(jī)這個(gè)微型電腦上運(yùn)行。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，單片機(jī)的本質(zhì)就是在“微型電腦”上跑軟件。
單片機(jī)的效率和性能方面是遠(yuǎn)遠(yuǎn)弱于FPGA與ASIC芯片。（軟件實(shí)現(xiàn)方案不如硬件）因?yàn)閷儆谲浖幊蹋梢宰远x軟件，單片機(jī)的應(yīng)用范圍非常廣。無(wú)論是從芯片采購(gòu)的成本還是從開(kāi)發(fā)的成本看，都很便宜。
在電子產(chǎn)品中，很多控制器的開(kāi)發(fā)需求就是：能定制功能、性能夠用，最重要的要控制成本。舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，我們要開(kāi)發(fā)一個(gè)遙控器的控制芯片，這個(gè)遙控器有定制功能，所以不能用市面上的通用遙控器芯片。那么在這種情況下，單片機(jī)無(wú)疑是最好的選擇。滿(mǎn)足這種需求的單片機(jī)芯片一般也就幾塊錢(qián)一個(gè)，加上其它各種費(fèi)用，最后這個(gè)遙控器的單個(gè)成本可以控制在十幾塊，而且整個(gè)開(kāi)發(fā)周期會(huì)非常短。如果用FPGA方案，開(kāi)發(fā)成本和芯片成本都會(huì)大幅提高。如果選擇設(shè)計(jì)ASIC芯片，那費(fèi)用就更貴了，流片的成本對(duì)于很多小公司是根本無(wú)法接受的。另一方面，就在這種需求場(chǎng)景下，單片機(jī)、FPGA與ASIC的性能差異基本體現(xiàn)不出來(lái)。一個(gè)遙控器按下開(kāi)關(guān)后，是0.1秒還是0.01秒的響應(yīng)時(shí)間對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)是區(qū)別不大的。但一個(gè)遙控器賣(mài)15元還是150元，這個(gè)區(qū)別真的很大。
也正是因?yàn)檫@樣，我們身邊能接觸到的很多電子產(chǎn)品、家用電器都使用了單片機(jī)芯片，比如：冰箱、洗衣機(jī)、智能汽車(chē)、電腦、電源、鍵盤(pán)、手機(jī)、相機(jī)。（注：在一些復(fù)雜的電子產(chǎn)品上往往是單片機(jī)與其它方案的控制器共同控制）
單片機(jī)芯片雖然單價(jià)便宜，但就是憑著這種“走量”的發(fā)展思路，其市場(chǎng)規(guī)模比FPGA還大。根據(jù)IC Insights的數(shù)據(jù)顯示，MCU的市場(chǎng)規(guī)模從2015年的159億美元增長(zhǎng)至2020年207億美元。（2020年FPGA全球市場(chǎng)規(guī)模約為60.8億美元）
高性能的ASIC芯片：ASIC全稱(chēng)為Application Specific Integrated Circuit即專(zhuān)用集成電路，是一種可以完全定制的芯片。在前文中我們提到過(guò)，F(xiàn)PGA是一種可以改變的芯片，為了可以改變，F(xiàn)PGA有獨(dú)特的電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)“改變”的功能。而對(duì)于ASIC來(lái)說(shuō)，它在流片之后不需要改變，所以這部分“為了改變而生”的電路結(jié)構(gòu)就可以省掉了。也因此，在同等情況下ASIC性能比FPGA更強(qiáng)，功耗也可以做到更低。同樣一個(gè)產(chǎn)品，從FPGA方案轉(zhuǎn)換到相近工藝的ASIC方案，大約可獲得5-25倍的性能提升。（5-25倍為調(diào)查少量實(shí)際案例的所得數(shù)據(jù)，僅供參考）
在成本方面，F(xiàn)PGA的單個(gè)成本基本固定。而ASIC入門(mén)成本高，邊際成本低。一次流片的成本是非常高的，但隨著產(chǎn)量的增大，單片成本又可以降到很低。舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)FPGA就像手工制作，而ASIC更像流水線(xiàn)生產(chǎn)。手工制作需要的工具成本低，但生產(chǎn)單個(gè)產(chǎn)品的成本固定。而流水線(xiàn)搭建費(fèi)用高，但只要搭建起來(lái)，每個(gè)產(chǎn)品的成本可以非常低。
有錢(qián)ASIC、沒(méi)錢(qián)單片機(jī)成為兩大主流選擇：對(duì)于想控制成本的小公司或者大公司的小項(xiàng)目，他們會(huì)直接選擇單片機(jī)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。如果對(duì)于芯片的性能有要求，或者說(shuō)想做生態(tài)想“走量”的大公司來(lái)說(shuō)，ASIC成了合適選擇。
以5G基站為例，在早期相關(guān)芯片的用量少，而且技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也在不斷的探索與演進(jìn)，F(xiàn)PGA在此時(shí)就是非常好的選擇。而在之后，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)逐漸確立，5G基站的數(shù)量需求大幅增加，部分原有的FPGA芯片會(huì)替換成ASIC芯片。ASIC芯片規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)就會(huì)在此時(shí)顯現(xiàn)出來(lái)。
對(duì)于 ASIC芯片相比FPGA芯片性能更強(qiáng)的現(xiàn)狀 ，F(xiàn)PGA廠(chǎng)商的解決辦法是：ASIC芯片性能更強(qiáng)是吧？讓它們加入“FPGA”這個(gè)大家庭就好了。將CPU、GPU這些ASIC芯片和傳統(tǒng)FPGA芯片進(jìn)行組合，成為“融合型FPGA”。這樣整個(gè)產(chǎn)品的性能也有了，F(xiàn)PGA的相關(guān)優(yōu)勢(shì)也保留下來(lái)了。
比如可以將FPGA和CPU之類(lèi)的融合在一起賣(mài)，像賽靈思（Xilinx）的Zynq系列就是將FPGA與ARM CPU整合到一起。而英特爾的至強(qiáng)金牌6138P處理器則是將FPGA與X86 CPU整合到一起。
又或者是像Xilinx的ACAP，將標(biāo)量處理單元（例如 CPU）、矢量處理單元（例如 DSP、GPU）、可編程邏輯（例如 FPGA）整合到了一起。
但是朝著“融合型FPGA”發(fā)展也會(huì)帶來(lái)另外一個(gè)問(wèn)題，就是加速FPGA的邊緣化和附庸化。在上述這些融合型FPGA產(chǎn)品中我們可以發(fā)現(xiàn)，雖然整個(gè)產(chǎn)品還算FPGA產(chǎn)品，但產(chǎn)品中的“純FPGA”占比越來(lái)越低。CPU、GPU、DSP等非FPGA的成分占比越來(lái)越高了。
另一方面，在FPGA行業(yè)可以算得上是“龍頭”的企業(yè)主要是兩家，Altera和Xilinx，這兩家在全球的市場(chǎng)份額占比常年處在80%-90%。其中Altera已經(jīng)在2015被英特爾收購(gòu)，成為了英特爾FPGA。在收購(gòu)之后推出的類(lèi)似至強(qiáng)金牌6138P處理器這類(lèi)產(chǎn)品中，F(xiàn)PGA的占比已經(jīng)非常低了。在這類(lèi)產(chǎn)品中FPGA已經(jīng)基本處于一個(gè)“附庸”的地位，相當(dāng)于CPU附帶了FPGA功能。而另一家龍頭Xilinx正走在被AMD收購(gòu)的路上，在收購(gòu)之后AMD也有可能推出類(lèi)似的產(chǎn)品與英特爾抗衡。而這種FPGA成為CPU（或者GPU等其它ASIC芯片）的附屬芯片則有可能成為一種趨勢(shì)。
在全球市場(chǎng)方面，除了Altera（英特爾 FPGA）和Xilinx以外，還有Lattice（萊迪思）及Microsemi有著一定的市場(chǎng)份額。
在樂(lè)觀(guān)者看來(lái)，F(xiàn)PGA國(guó)產(chǎn)化率低，未來(lái)的國(guó)產(chǎn)替代空間大。但是長(zhǎng)期以來(lái)FPGA行業(yè)國(guó)產(chǎn)化率低是有原因的，因?yàn)檫@個(gè)行業(yè)壁壘非常高。
對(duì)于FPGA行業(yè)來(lái)說(shuō)，做FPGA芯片是需要做整個(gè)開(kāi)發(fā)生態(tài)的，不是只把FPGA芯片流片出來(lái)就行的。
以EDA（Electronic design automation）工具軟件為例，對(duì)于比較了解這個(gè)行業(yè)的朋友可能會(huì)知道，EDA軟件的開(kāi)發(fā)成本并不低。而在使用FPGA芯片的時(shí)候就必須用到配套的EDA工具。比如Xilinx的Vivado、英特爾的QuartusII、Lattice的Diamond、紫光同創(chuàng)的PDS，這些都是配套各家FPGA芯片的EDA工具。
FPGA廠(chǎng)商在賣(mài)FPGA芯片的時(shí)候順便提供一個(gè)配套的EDA工具就像賣(mài)手機(jī)送充電器一樣是天經(jīng)地義的事。（蘋(píng)果除外）
但從研發(fā)成本的角度來(lái)看，雖然EDA基本是送的，但EDA的開(kāi)發(fā)是需要真金白銀砸錢(qián)研發(fā)的。對(duì)于已經(jīng)形成規(guī)模的大公司來(lái)說(shuō)，他們的EDA在很多年前就已經(jīng)相對(duì)完善，即使每年不投入高額的研發(fā)費(fèi)用，也能保持領(lǐng)先的地位。而新進(jìn)FPGA企業(yè)即使在每年投入高額的研發(fā)費(fèi)用，也很難做到和大公司一個(gè)水平。
從使用者的角度來(lái)說(shuō)，大廠(chǎng)的EDA軟件在使用過(guò)程中遇到問(wèn)題可以通過(guò)網(wǎng)上查詢(xún)、咨詢(xún)客服等方式快速解決。而國(guó)產(chǎn)FPGA一般都因?yàn)槭褂萌巳狠^少，相關(guān)資料在上也非常稀少，很多問(wèn)題需要較長(zhǎng)的反饋周期才能解決。
從使用FPGA芯片的公司角度來(lái)說(shuō)，國(guó)產(chǎn)FPGA芯片開(kāi)發(fā)環(huán)境的穩(wěn)定性是有待驗(yàn)證的，因此不會(huì)輕易更換國(guó)產(chǎn)芯片。FPGA芯片整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程（此處指拿到FPGA芯片后對(duì)芯片功能進(jìn)行的開(kāi)發(fā)）是十分復(fù)雜的，每個(gè)地方都有可能影響到最后的結(jié)果。為了項(xiàng)目成功率更高一些，這些公司更青睞于使用經(jīng)歷了市場(chǎng)考驗(yàn)的大廠(chǎng)FPGA芯片。
舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，比如一個(gè)畢業(yè)生剛剛參加工作，他在大學(xué)期間熟練使用的是Windows系統(tǒng)的電腦，但單位配發(fā)的是搭載Mac系統(tǒng)的蘋(píng)果電腦。因?yàn)椴涣?xí)慣用Mac系統(tǒng)，其工作效率就會(huì)受到影響，不過(guò)好在Mac系統(tǒng)使用的人群也很多，遇到問(wèn)題可以上網(wǎng)查詢(xún)。
但如果單位配發(fā)的電腦搭載的是一種小眾的自研系統(tǒng)，那對(duì)于畢業(yè)生來(lái)說(shuō)麻煩就很大了。相關(guān)資料查不到，只能聯(lián)系開(kāi)發(fā)商，結(jié)果就是效率極低。
對(duì)于用習(xí)慣Windows電腦的人，如果想勸他用蘋(píng)果就已經(jīng)很難了，更何況還要?jiǎng)袼眯”姷淖匝邢到y(tǒng)。這就是現(xiàn)在國(guó)產(chǎn)FPGA推廣很難的原因。
總體來(lái)說(shuō)，由于國(guó)內(nèi)大多數(shù)的FPGA工程師（使用者）都習(xí)慣于使用Xilinx或是英特爾的FPGA產(chǎn)品，如果要從Xilinx的 FPGA 轉(zhuǎn)換為國(guó)產(chǎn)FPGA 會(huì)具有一定的轉(zhuǎn)換成本。因此國(guó)產(chǎn)FPGA市場(chǎng)占有率的快速提升是十分困難的。
在一些分析文章和報(bào)告中將安路科技稱(chēng)為龍頭企業(yè)，并指出安路科技在國(guó)產(chǎn)FPGA廠(chǎng)商中排名第一。那么安路科技真的是國(guó)產(chǎn)第一以及龍頭企業(yè)嗎？
安路科技在其招股書(shū)中提到了兩個(gè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，2019年在中國(guó)市場(chǎng)以出貨量口徑統(tǒng)計(jì)，安路科技出貨量第四，占據(jù)了6.0%的市場(chǎng)份額。以銷(xiāo)售額口徑統(tǒng)計(jì)，安路科技的銷(xiāo)售額排名第四，占據(jù)了0.9%的市場(chǎng)份額。
從統(tǒng)計(jì)的結(jié)果上看，排名前三的都是美國(guó)企業(yè)，所以安路科技是國(guó)產(chǎn)第一并沒(méi)有什么問(wèn)題。但這里值得注意的是，除去前三家，剩下的市場(chǎng)份額僅有3.7%，而安路科技占了0.9%，排名第一。所以放眼整個(gè)市場(chǎng)，安路科技的市場(chǎng)占有率其實(shí)是非常低的。
另外對(duì)于FPGA產(chǎn)品，在目前市場(chǎng)上產(chǎn)品跨度過(guò)大的情況下，其實(shí)不應(yīng)該用出貨量來(lái)進(jìn)行評(píng)估。畢竟賣(mài)出一塊55nm的芯片和賣(mài)出一塊7nm的芯片意義是完全不同的，如果以出貨量進(jìn)行評(píng)估的話(huà)對(duì)于技術(shù)不太先進(jìn)的企業(yè)是有明顯優(yōu)勢(shì)的。
以安路科技為例，其FPGA產(chǎn)品覆蓋28nm-55nm的工藝制程，而與之對(duì)標(biāo)的國(guó)際大廠(chǎng)產(chǎn)品大多發(fā)布于10年前。比如英特爾的Stratix V系列FPGA芯片采用28nm工藝，發(fā)布于2010年。安路科技如果以出貨量進(jìn)行評(píng)估，則其市場(chǎng)份額就能從0.9%（以銷(xiāo)售額統(tǒng)計(jì)）提高到6%。
同樣，排名第三的Lattice雖然其高端型號(hào)FPGA仍停留在28nm工藝制程，但如果以出貨量進(jìn)行評(píng)估，其市場(chǎng)份額就能從5.2%（以銷(xiāo)售額統(tǒng)計(jì)）提高到23.2%。這種更換統(tǒng)計(jì)方式獲得的市場(chǎng)份額提升的確是立竿見(jiàn)影的。
關(guān)于是不是龍頭企業(yè)，最直接的方法就是看相關(guān)市場(chǎng)對(duì)其產(chǎn)品的認(rèn)可度。具體到FPGA這個(gè)行業(yè)來(lái)說(shuō)，我們可以看FPGA工程師的招聘需求。
在安路科技官網(wǎng)上，無(wú)論是校招還是社招，只要是與FPGA有關(guān)的崗位都有這樣一條要求：“熟悉Xilinx或者Altera等公司器件，了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和基本IP”其中Xilinx市場(chǎng)占有率第一，Altera（英特爾 FPGA）市場(chǎng)占有率第二。那么至少在安路科技自己看來(lái)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上FPGA行業(yè)的龍頭是Xilinx與英特爾這兩家。
當(dāng)然除了市占率和產(chǎn)品市場(chǎng)認(rèn)可度，我們還可以從技術(shù)水平和凈利潤(rùn)去分析安路科技。
目前安路科技最高端的FPGA芯片為PHOENIX1，采用28nm工藝，于2021年開(kāi)始批量供貨。
安路科技在其招股書(shū)中將該系列芯片與Xilinx的28nm芯片Artix-7 XC7A100T進(jìn)行對(duì)比，紙面數(shù)據(jù)的對(duì)比結(jié)果可以說(shuō)是旗鼓相當(dāng)或者小勝一籌。
第一、此次參與對(duì)比的Artix-7 XC7A100T發(fā)布于2012年（甚至更早之前）。
第二、此次參與對(duì)比的Xilinx Artix-7系列芯片定位為低價(jià)格、低功耗。其官網(wǎng)上的宣傳視頻將其稱(chēng)為“低端器件中性能最佳的收發(fā)器”，也就是說(shuō)該系列產(chǎn)品屬于低端定位。而與之對(duì)比的則是安路科技的最新的旗艦芯片。
注：以上僅為Xilinx 28nm產(chǎn)品線(xiàn)的部分型號(hào)（更為先進(jìn)的20nm、16nm、7nm工藝產(chǎn)品不在其中）
第三、即使真的要去“偷襲”Xilinx 9年前的老產(chǎn)品中的低端系列芯片，他在招股書(shū)中對(duì)比的也只是這個(gè)低端型號(hào)中的第二名XC7A100T。在上面的文檔中我們可以發(fā)現(xiàn)，在9年前發(fā)布相關(guān)產(chǎn)品時(shí)，該系列的最強(qiáng)芯片型號(hào)為XC7A200T，如果用這個(gè)型號(hào)的芯片與安路科技現(xiàn)在的旗艦芯片對(duì)比的話(huà)，結(jié)果如下：
也就是說(shuō)，如果將安路科技現(xiàn)在的旗艦芯片與Xilinx 9年前低端系列中的第一對(duì)比，相關(guān)指標(biāo)大致為對(duì)方的一半。
在招股書(shū)中，安路科技將PHOENIX系列芯片定位為面向高性能可編程邏輯市場(chǎng)。那么我們不妨從將這款芯片與Xilinx 9年前的高端芯片進(jìn)行一下對(duì)比，本次我們選擇的對(duì)手是XC7VX1140T，同樣是發(fā)布于2012年（甚至更早之前），同樣是28nm。
從對(duì)比中我們可以看出，XC7VX1140T的等效LUT數(shù)量大約為安路科技PH1A100的8.9倍，DSP 數(shù)量大約為后者的15.85倍，User IO 數(shù)量大約為后者的3.53倍。由此可見(jiàn)，安路科技目前的FPGA產(chǎn)品與9年前國(guó)際大廠(chǎng)的產(chǎn)品之間尚有差距。
在很多文章中，我們可以看到這樣的數(shù)據(jù)對(duì)比。這類(lèi)對(duì)比采用工藝制程和門(mén)級(jí)規(guī)模來(lái)比較不同F(xiàn)PGA廠(chǎng)商間的技術(shù)實(shí)力。在這樣的對(duì)比下，復(fù)旦微電和紫光同創(chuàng)的FPGA產(chǎn)品看似比安路科技先進(jìn)了很多。但采用門(mén)級(jí)規(guī)模進(jìn)行對(duì)比，嚴(yán)謹(jǐn)性其實(shí)很差。
門(mén)級(jí)數(shù)量其實(shí)是ASIC芯片的容量指標(biāo)。在FPGA芯片發(fā)展早期，部分FPGA廠(chǎng)商為更好的進(jìn)行推廣宣傳，讓客戶(hù)更加了解FPGA芯片的性能，為客戶(hù)提供等效邏輯門(mén)數(shù)指標(biāo)方便與ASIC芯片進(jìn)行對(duì)比。但FPGA芯片的LUT單元如何等效轉(zhuǎn)換為邏輯門(mén)，在工業(yè)界和學(xué)術(shù)界沒(méi)有統(tǒng)一的計(jì)算方法。
在Xilinx關(guān)于XC5000系列產(chǎn)品的技術(shù)文檔中，有著這樣的換算方法：
一個(gè)logic cell（包含一個(gè)4輸入LUT和一個(gè)寄存器）可以等效成8-21個(gè)門(mén)，典型值是12個(gè)門(mén)。
當(dāng)我們假設(shè)一個(gè)符合該標(biāo)準(zhǔn)的FPGA芯片，它有500萬(wàn)個(gè)logic cell，那么這時(shí)候我們我們可以算出，它的等效門(mén)數(shù)量為4000萬(wàn)-1.05億。也就是說(shuō)廠(chǎng)商在宣傳這個(gè)產(chǎn)品的時(shí)候，可以將這個(gè)FPGA芯片稱(chēng)為千萬(wàn)門(mén)級(jí)FPGA（4000萬(wàn)），也可以稱(chēng)為億門(mén)級(jí)FPGA（1.05億），而且這兩種說(shuō)法都有相關(guān)技術(shù)文檔的支持。
另外這還只是討論同一廠(chǎng)商同一系列器件的差距，不同廠(chǎng)商之間換算成門(mén)數(shù)量的差距還會(huì)更大。這就像如果對(duì)比兩個(gè)人的收入，一個(gè)人是月薪3000元人民幣，另一個(gè)人是月薪3000美元，然后在統(tǒng)計(jì)的時(shí)候兩個(gè)人都算“千元級(jí)收入”，所以?xún)蓚�(gè)人收入大致等同。這樣對(duì)比的結(jié)論肯定是不準(zhǔn)確的。
由于等效邏輯門(mén)數(shù)量的計(jì)算方法缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，在2000年后，國(guó)際FPGA廠(chǎng)商開(kāi)始逐漸停止提供等效邏輯門(mén)指標(biāo)，只采用基于LUT的邏輯單元數(shù)量作為最基本容量指標(biāo)。但由于不同F(xiàn)PGA芯片公司或同一公司不同系列的芯片中使用的LUT規(guī)格也不盡相同，為了具有可比性，通常都將LUT規(guī)格等效成四輸入查找表，即LUT4的數(shù)量來(lái)統(tǒng)計(jì)。在前文中所采用的對(duì)比數(shù)據(jù)就是等效LUT數(shù)量即指等效為L(zhǎng)UT4的邏輯單元數(shù)量，國(guó)際FPGA廠(chǎng)商在其數(shù)據(jù)手冊(cè)中通常通過(guò)System Logic Cells、Logic Elements或Density LUTs等不同名詞指代。
在此對(duì)比中我們可以發(fā)現(xiàn)，紫光同創(chuàng)的FPGA規(guī)模略強(qiáng)于安路科技，但兩家處于大致一個(gè)水平上，而復(fù)旦微電的FPGA規(guī)模則明顯比這兩家大很多。
根據(jù)招股書(shū)上的信息，利潤(rùn)總額為正的年度只有2019年，且當(dāng)年收到的政府補(bǔ)助也是近幾年最高的。
而導(dǎo)致凈利潤(rùn)低的原因一般有兩個(gè)；要不是賣(mài)得少（市場(chǎng)占有率低，總營(yíng)收低），要不是毛利率低。而安路科技這兩點(diǎn)都有。
市場(chǎng)占有率低的問(wèn)題前文已經(jīng)提到了，而且由于轉(zhuǎn)換成本的問(wèn)題，市場(chǎng)占有率的快速提升是十分困難的。
毛利率方面，安路科技毛利率普遍在35%左右，而市面上其它FPGA企業(yè)毛利率普遍在60%左右，差距十分明顯。
一些分析文章中指出安路科技高性能系列FPGA PHOENIX從2020年至2021年6月銷(xiāo)量大漲，并據(jù)此推斷PHOENIX系列FPGA產(chǎn)品已大獲市場(chǎng)認(rèn)可，但筆者認(rèn)為這樣的推斷是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹?/p>
眾所周知，2021年是“缺芯”的一年，很多芯片產(chǎn)品都在漲價(jià)，F(xiàn)PGA也不例外。例如安路科技的ELF系列FPGA，平均單價(jià)由12.23元漲到了13.84元。EAGLE系列的平均單價(jià)由15.56元漲到了15.96元。而其高性能系列PHOENIX平均單價(jià)由197.98元降到了157.42元，降價(jià)幅度高達(dá)20%。
安路科技這樣調(diào)整售價(jià)的理由也很簡(jiǎn)單，就是為了開(kāi)拓市場(chǎng)。但這樣做的代價(jià)也很明顯，會(huì)拉低毛利率。
在2020年，PHOENIX系列的毛利率為52.39%。而在2021年，即使是在提升晶圓良率、降低成本的基礎(chǔ)上，毛利率還是被拉低到47.58%。
由于FPGA單價(jià)固定，規(guī)�；褂貌⒉荒芙档蛦蝹�(gè)成本。這點(diǎn)和ASIC芯片有著很大的區(qū)別，ASIC芯片一旦規(guī)�；a(chǎn)，邊際成本可以降低。舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，F(xiàn)PGA方案就像零售市場(chǎng)，而ASIC就像批發(fā)市場(chǎng)。零售市場(chǎng)不管買(mǎi)多少，單價(jià)都是一樣的。而批發(fā)市場(chǎng)只要買(mǎi)的多，單價(jià)可以談。但批發(fā)市場(chǎng)的缺點(diǎn)就在于需要一定的購(gòu)買(mǎi)量，也就是“流片”這個(gè)門(mén)檻。
除了成本上的差距，性能方面的差距更要命。同樣的設(shè)計(jì)，F(xiàn)PGA方案比起同等工藝水平的ASIC方案，性能差太多。（參考值：5-25倍）在這個(gè)追求“大算力”的時(shí)代，一個(gè)芯片產(chǎn)品價(jià)格貴是可以接受的，但如果性能差，那就是原罪了。所以在“走量”這個(gè)場(chǎng)景下，F(xiàn)PGA相比ASIC就是價(jià)格貴而且性能還差，因此在這個(gè)場(chǎng)景下完全是被ASIC芯片摁著打的狀態(tài)。
業(yè)界內(nèi)也有著這樣的經(jīng)驗(yàn)：當(dāng)一個(gè)設(shè)計(jì)如果用量足夠大或者生命周期達(dá)到3年以上，就應(yīng)該考慮ASIC方案。
不管是芯片設(shè)計(jì)還是電子的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，一般都不會(huì)一上來(lái)就大批量生產(chǎn)，而是會(huì)先出幾個(gè)測(cè)試版試試水。這種“試水”的產(chǎn)品在業(yè)內(nèi)一般叫“工程測(cè)試版”或者“工程樣機(jī)”這樣的名字。
以數(shù)字芯片為例，數(shù)字芯片的前端設(shè)計(jì)是使用專(zhuān)門(mén)的硬件描述語(yǔ)言（Verilog或VHDL），對(duì)具體的電路實(shí)現(xiàn)進(jìn)行RTL（Register Transfer Level）級(jí)別的代碼描述。而FPGA用的也是Verilog或VHDL，因此數(shù)字芯片的前端設(shè)計(jì)可以放到FPGA中進(jìn)行驗(yàn)證。這一驗(yàn)證方式稱(chēng)為原型驗(yàn)證，可以通俗理解為芯片設(shè)計(jì)過(guò)程中的試水。
在進(jìn)行完原型驗(yàn)證之后，一般的ASIC廠(chǎng)商就會(huì)進(jìn)行后端設(shè)計(jì)、流片等操作。但這里進(jìn)行原型驗(yàn)證的FPGA已經(jīng)具備了所設(shè)計(jì)的功能（雖然性能上是被的），那么這個(gè)FPGA就可以作為商品出售了。所以有些小廠(chǎng)商路就走到這里就結(jié)束了，畢竟沒(méi)錢(qián)流片，干脆就不流片了。買(mǎi)FPGA芯片，刷上自己設(shè)計(jì)的功能，之后作為商品出售，這就是普通FPGA設(shè)計(jì)公司的工作流程了。這樣做的優(yōu)勢(shì)在于相關(guān)產(chǎn)品可以快速上市，開(kāi)發(fā)周期相比ASIC短，而且產(chǎn)品上市之后還可以進(jìn)行修正更新。
正因?yàn)檫@樣的特性，F(xiàn)PGA也可以進(jìn)行產(chǎn)品級(jí)的試水。比如像現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心所用的IPU、DPU。在一開(kāi)始可能會(huì)用FPGA方案來(lái)做，而在市場(chǎng)成熟、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)確立之后，ASIC方案的IPU、DPU就會(huì)崛起。如果該類(lèi)產(chǎn)品市場(chǎng)不成熟，相應(yīng)的FPGA資產(chǎn)也可以轉(zhuǎn)移到其它用途上。所以用FPGA方案試水一個(gè)特定產(chǎn)品，一般不會(huì)太虧，而如果是ASIC方案，最后做出的產(chǎn)品市場(chǎng)不認(rèn)可，流片的費(fèi)用就全打水漂了。
由于FPGA上市快、后期可修改的特點(diǎn)，像自動(dòng)駕駛、人工智能、元宇宙等新領(lǐng)域出現(xiàn)時(shí)，F(xiàn)PGA市場(chǎng)會(huì)迎來(lái)短暫的火熱。特別是在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚未確立的時(shí)候，各種FPGA方案的芯片會(huì)大量涌出。但在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)確立之后，相關(guān)芯片開(kāi)始“走量”的時(shí)候，ASIC方案則會(huì)取代FPGA方案。
無(wú)論是從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)上還是應(yīng)用場(chǎng)景上分析，F(xiàn)PGA都屬于“小眾賽道”。而目前這“小眾賽道”上的利潤(rùn)還都在幾個(gè)美國(guó)廠(chǎng)商嘴里。國(guó)產(chǎn)FPGA廠(chǎng)商在技術(shù)上普遍落后于大廠(chǎng)10年以上。為了追趕，勢(shì)必要投入高額的研發(fā)費(fèi)用。即使以樂(lè)觀(guān)的心態(tài)假設(shè)，投入高額的研發(fā)費(fèi)用后，技術(shù)上追趕上了國(guó)際大廠(chǎng)。那么得到的是什么呢？小眾賽道的利潤(rùn)。行業(yè)利潤(rùn)不足其實(shí)才是阻礙國(guó)產(chǎn)FPGA發(fā)展的最大問(wèn)題。
什么算是FPGA?這不是一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，而是一個(gè)統(tǒng)計(jì)問(wèn)題。以英特爾的至強(qiáng)金牌6138P處理器為例，看著像CPU，實(shí)際上主要成分也是CPU。但它帶了FPGA功能，所以你要硬把它算作FPGA產(chǎn)品也不是不行。但問(wèn)題來(lái)了，當(dāng)廠(chǎng)商賣(mài)出一塊6138P時(shí)，營(yíng)收到底算CPU的還是FPGA的？
當(dāng)然這算一種極端情況，畢竟以6138P的實(shí)際情況來(lái)看，主體部分是由CPU構(gòu)成的，所以營(yíng)收應(yīng)該算CPU的。但事實(shí)上，現(xiàn)在很多FPGA產(chǎn)品為了提升性能，往往都會(huì)附帶一個(gè)ARM CPU。而ARM CPU顯然不是FPGA。而這類(lèi)產(chǎn)品在統(tǒng)計(jì)時(shí)，往往會(huì)將整個(gè)產(chǎn)品都算作FPGA。換言之，目前FPGA市場(chǎng)規(guī)模的數(shù)據(jù)中有一部分是由像ARM CPU這種非FPGA芯片貢獻(xiàn)的。
但這對(duì)于國(guó)產(chǎn)FPGA廠(chǎng)商就會(huì)帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題，就是評(píng)估其市場(chǎng)規(guī)模時(shí)虛高。目前國(guó)產(chǎn)FPGA廠(chǎng)商的產(chǎn)品大多偏向于“純FPGA”,而“純FPGA”的市場(chǎng)規(guī)模是要小于FPGA的市場(chǎng)規(guī)模的。
6.對(duì)于國(guó)產(chǎn)替代化策略來(lái)說(shuō)，F(xiàn)PGA無(wú)疑是一種非常重要的芯片。如果少了FPGA甚至?xí)绊懙狡渌麬SIC芯片的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。但從市場(chǎng)規(guī)模和利潤(rùn)來(lái)看，F(xiàn)PGA明顯屬于芯片領(lǐng)域中的“小蛋糕”。國(guó)產(chǎn)FPGA廠(chǎng)商在花費(fèi)了高額的研發(fā)費(fèi)用后，未來(lái)能否賺到足夠的利潤(rùn)是存疑的。
,國(guó)產(chǎn)FPGA芯片的窘境 | 
