决定90%军用电子设备命运的芯片 中国何时才能完全自主？

　　相对于广为人知的CPU，FPGA可谓默默无闻。目前，国产CPU已经逐渐代替国外CPU，但FPGA却仍然完全依赖从美国进口，这对中国国防安全是一个非常大的隐患——因为如果没有FPGA，90%以上的军用电子设备将成为电子垃圾。

　　随着PC和智能手机的普及，相信很多人都或多或少了解，什么CPU(中央处理器)和GPU(图形处理器)，但你可能不知道，在芯片领域，还有另外一种鲜为人知的芯片——FPGA。

　　不仅90%的大型军用电子设备都要用到FPGA，在即将到来的5G通信、物联网、大数据等民用领域，FPGA也有非常大的潜力。

　　而恰恰是这样一款重要的芯片，中国却基本依赖进口。

　　FPGA是什么?

　　如果用科学术语来正式介绍，FPGA是现场可编程门阵列。用普通人能听懂的话来说，它就是一个允许你在上面编程的芯片。编程完之后，就可以实现一个特殊的硬件加速算法，比如精确制导武器上的地图匹配。

　　如果还是不懂，没关系，我们举些应用的例子，来看看它能干什么吧。

　　比如，在军事国防领域，FPGA被运用于航天、航空、电子、通信、雷达、高端波束形成系统等领域，在各种军用电子设备中也经常会有FPGA的身影。

　　以相位控制电子扫描阵列雷达(相控阵雷达)为例，一个大型相控阵雷达有几千个TR组件(看不懂没关系，知道它是雷达的一个极为关键的部件就行)，几个TR组件组成一个小的处理单元对信号进行数模转换和预处理，而每个单元就含一个FPGA芯片。

　　另外，对夜战非常重要的红外设备也离不开FPGA。美国国防后勤局就曾采购过美国赛灵思公司的FPGA用于监视、侦察和火控系统中红外传感器的数据处理。

　　除了被广泛运用于军事领域，FPGA芯片在民用市场也颇具潜力，应用场景非常广泛。比如即将到来的5G通信，通信基站其实就是一个小相控阵，这就必须采用FPGA进行数据处理。

　　现有的通信设备也离不开FPGA，比如前段时间美国制裁中兴通讯，FPGA也位列制裁名单之上，而华为和中兴所需的FPGA大多依赖于从赛灵思和阿尔特拉等美国公司进口。

　　在医疗领域，FPGA则被用于声波检测仪、CT扫描仪、核磁共振、x射线等各种设备上。在消费品电子、物联网、汽车电子、机器人、数据挖掘、工控等领域，FPGA也扮演着重要角色。随着机器人、无人机、大数据、物联网、无人驾驶、5G通信的兴起，市场前景会越来越好。根据Gartner统计，从2014年到2023年，FPGA的年均增长率达7%。

　　可以说，几乎你能见到和见不到的大部分电子设备中，都有FPGA芯片这么个玩意儿。

　　为何研发难度高

　　目前全球的FPGA市场，基本被前面提到的两家美国公司垄断——赛灵思和阿尔特拉。在过去十多年里，英特尔、IBM、摩托罗拉、飞利浦、东芝、三星等其他60多家公司都曾试图涉足FPGA领域，但纷纷惨败。这其中的原因就在于FPGA的进入门槛极高。

　　有多高?

　　一是专利技术壁垒。赛灵思从上世纪80年代开始做FPGA，在30多年时间里积累了丰富的技术和经验，在该领域有异常雄厚的技术底蕴，并与阿尔特拉、莱迪思、美高森美等公司用近9000项专利构筑的知识产权壁垒，很大程度上堵死了后来者追赶的道路。即便是强如英特尔，最后也是以耗资167亿美元收购阿尔特拉获得了FPGA领域的入场券，而非通过自主技术研发在FPGA领域站稳脚跟。

　　二是市场相对偏小。全球FPGA市场总额仅为50亿美元，而英特尔在2015年第四季度的营业收入就达149亿美元。相对偏小的市场份额很难养活太多的大公司，必然导致竞争异常激烈，仅仅少数佼佼者才能生存下来。