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CMIC:从Lattice并购案看我国FPGA发展路径
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发布时间:2018-04-10 15:33:12   来源:赛迪智库   作者:张松 葛婕 王世江

  【CMIC讯】FPGA作为通信、航天、军工等领域的关键核心器件,是保障国家战略安全的重要支撑基础。近年来,随着数字化、网络化和智能化的发展,FPGA的应用领域得到快速扩张。美国在FPGA领域拥有绝对的垄断优势,已成为制约他国的重要工具之一。基于保护国家战略资产的考虑,美国总统特朗普下达行政指令,宣布停止具有中资背景的私募股权基金(Canyon Bridge)收购美国FPGA芯片制造商Lattice(莱迪思)的交易,要求买卖双方完全、永久性地放弃收购。此次并购案引起了国内外产业和资本的高度关注,Lattice是否值得我国收购?此次并购失败后,对我国发展FPGA产业有何重要影响和启示?这些问题都值得深入思考。
 
  一、Lattice收购价值不大,国内FPGA企业开始崛起
 
  (一)Lattice经营业绩不佳,市场份额逐年下滑
 
  目前,全球FPGA市场高度集中,被美国四家企业垄断,呈现出“两大两小”的市场格局。“两大”是指Xilinx(赛灵思)和Altera (阿尔特拉),“两小”是指Microsemi(美高森美)和Lattice,前两大企业占据近90%的市场份额。Lattice是“两小”企业之一,2015年以前一直处于行业第三的地位,2016年以来经营业绩不佳,被排名第四的Microsemi取代。从产品销售情况看,2016年Lattice的FPGA业务销售收入为2.8亿美元,分别为第一和第二大企业的1/8和1/6。同时净利润逐年下降,2015年以来连续亏损1.59亿美元和5409万美元,2017年截止到上半年仍累计亏损6335万美元。从产品市场情况看,在Xilinx和Altera的竞争压力下,逐步从主流市场转向利基和低端消费电子市场,2015年失去了重点客户三星的部分手机订单,导致市场份额下滑。
 
  (二)Lattice研发团队空心化,核心人员流失严重
 
  芯片设计业为人才密集型行业,特别是FPGA这种高门槛的领域,需要大量资深的系统级设计人员,熟练掌握各种芯片开发工具,并有至少十年左右的经验积累。Lattice公司经过三十多年的发展,积累了一定的知识产权和研发实力,但是在全球产业发展的冲击下,近年来人员流失严重。一方面,2015年Lattice以6亿美元收购Silicon Image公司,获得专用视频标准产品(ASSP)、毫米波无线芯片和各类IP等产品线,但新产品线员工与原Lattice员工整合不够,导致大量FPGA产品线老员工离职。另一方面,随着国内半导体产业的快速发展,对人才的重视程度提高,在美国的华人纷纷回国创业。Lattice总部和上海研发中心的部分核心研发人员和团队或回国自主创业,或进入国内FPGA企业担任高管。受人才流失的影响,近年来Lattice已经没有推出新FPGA芯片型号,几乎没有新技术研发。
 
  (三)国内FPGA企业开始崛起,在部分领域实现国产替代
 
  近些年来,国内一些FPGA企业从逆向工程起步,积累了一定的技术和产业基础,形成了以正向设计为主的开发方式。在军工航天领域,主要企业包括紫光同创、复旦微电子、华微电子、中电科58所、航天772所等;在民品领域,主要企业包括广东高云、上海安路、西安智多晶、上海遨格芯等。Lattice的FPGA产品主要应用于中低端消费电子,国内民品FPGA企业在部分细分领域已经实现了替代Lattice产品的实力。广东高云坚持正向设计,先后推出晨熙、小蜜蜂两个家族、4个系列的FPGA产品,涵盖了11个型号、50多种封装的芯片、自主知识产权EDA开发软件并持续改进,目前产品已经渗透到十多个行业中,在通信、工控、消费等领域得到广泛应用。上海安路量产的中等性能的FPGA芯片成功进入LED显示屏控制卡市场和高清电视TCON控制卡市场,并计划与国内通信企业展开深度合作。西安智多晶面向LED驱动、高端医疗、智能仪表、工业控制等领域推出FPGA系列芯片,产品性能稳步提升。上海遨格芯推出用于智能手机和物联网的FPGA芯片,并且通过了三星严格的供应商测试认证,成为三星Galaxy手机里除Lattice以外唯一备选的FPGA器件,实现了国内FPGA公司出口零的突破。
 
  但是,我们也应该看到,我国FPGA企业虽然发展迅速,但整体产业起步较晚,产业规模仍较小,多数企业尚处发展初期。此次Lattice并购案的失败,也为国内产业和企业敲响了警钟,美国政府针对中国资本和企业的收购审查将会更加严格,通过并购的方式获得国外FPGA技术和产品也愈发困难。我国应坚定支持自主FPGA企业继续发展壮大,抢抓美国FPGA人才、技术外溢和新兴应用领域逐步兴起的历史性机遇,结合市场细分需求的变化,利用本土化设计服务的竞争优势,探索FPGA研发与应用发展的新道路。
 
  二、我国FPGA产业发展路径和策略
 
  (一)以新兴应用市场为牵引,引导差异化发展
 
  目前,国际FPGA厂商已构筑起难以逾越的市场壁垒和技术门槛。Xilinx和Altera两大寡头主打高端产品,Microsemi专注于军工、航天、国防等特殊应用市场,Lattice面向低成本低功耗的消费电子市场。在当前既有的市场格局下,国内应面向新兴应用市场,坚持“两条腿走路”,寻求差异化发展。一方面继续推进军品FPGA企业研发高性能、大规模FPGA产品。目前Xilinx已量产16nm制程FPGA产品,而国内主流产品工艺为40nm制程,与国外有两代的差距。未来国内企业应瞄准28nm及以下节点进行攻关,跟踪国际主流技术发展方向,缩小与国际领先水平的差距,解决国产FPGA在军用装备上的替代应用。另一方面,面向5G通信、人工智能、云计算、数据中心等新兴市场领域,抓住历史性的发展机遇。目前新兴市场相关标准和技术路线仍在快速迭代中,FPGA是其中的重要技术方向之一,国内企业应根据下游客户的差异化功能需求,制定最具性价比的定制化解决方案,抓住时间窗口,抢先布局应用市场。
 
  (二)以中低密度产品为抓手,找准市场定位
 
  高密度FPGA产品拥有极高的利润率,但我国在此产品领域与国外技术差距明显。早期国内曾有部分企业采取了急功近利的产品规划,跳过中低密度直接研发高密度产品,但最终导致基础薄弱,商业回报难以实现,经营难以为继。而中低密度FPGA市场对于国内厂商相对容易切入。此类产品技术水平维持在40nm工艺上,同时一般不需要支持大容量和高速串行接口,国内的FPGA团队均已具备相应的设计能力。此外,此类市场应用量大面广,并且主要竞争对手Lattice已无新产品研发。因此国内发展FPGA产业,一方面应找准市场定位,不盲目追求高密度产品,建立切实可行的FPGA产业发展中长期目标。优先布局中低密度的FPGA产品,打牢基础、站稳脚跟,稳步推进,逐步使国内FPGA技术产品与国际领先企业的差距缩小在一代以内,形成和Lattice的全面竞争能力。另一方面加强国内工业整机系统重点企业与国产FPGA厂商的合作。针对工业控制、消费电子、监控、无人机等领域对中低密度FPGA的需求,推动国内FPGA产业上下游企业的协同研发,为我国制造强国建设提供重要支撑。
 
  (三)以自主正向开发企业为依托,推动技术演进
 
  FPGA产品属瓦森纳协议禁运范畴,为满足国内特殊应用领域的需求,我国FPGA产业发展从逆向工程起步,积累了一定的技术和产业基础,已对国外产品形成了部分替代,特别是在抗辐照、安全、可靠性等方面具有独特优势。但逆向工程不能自主定义产品架构,无法培育正向设计创新型产品的能力,难以从根本上突破我国FPGA产业的发展瓶颈。因此一方面我国FPGA企业应坚持正向研发。加强自主开发相关软硬件产品能力,形成芯片、EDA工具、IP与应用完整的产业生态,快速提升国内FPGA产业的竞争力。另一方面加快自主FPGA产业向高端技术演进。未来面向FPGA新兴应用领域,推动继续展开28nm及以上节点产品技术攻关,加快跟上国际主流,缩小与国际领先水平的差距,为打破国外技术出口限制奠定较为坚实的基础,有效提升国家经济安全和国防安全的保障水平。
 
  (四)以软硬件结合发展为导向,完善配套工具
 
  FPGA需要软硬件紧密配合才能真正发挥其性能,对芯片本身构架的定义、芯片资源以及客户端的系统应用影响巨大。国际主流企业的软件开发工程师配比已达到50%,而国内企业普遍缺少软件开发团队,相关软件开发工程师配比极低。导致国内FPGA企业配套软件和工具较为缺乏,特别是软件开发工具、IP核心等对外依赖程度非常高。一方面,国内企业应重视软件开发,提升前端综合软件工具、后端布图软件工具、位流生成工具和用户仿真模型等软件系统开发能力,不断扩大IP的数量与种类,形成国产IP软核资源库,大幅度提高FPGA芯片适用性。另一方面,加强应用开发能力,提升FPGA产品在多领域、多场景下的适配能力,面向工业物联网、汽车电子、机器学习、高性能计算等领域提供完善的应用方案。
 
  三、相关政策建议
 
  (一)引导国家资本进入,加大自主FPGA企业的扶持力度
 
  一是加强资本扶持力度。引导国家集成电路产业投资基金、先进制造业产业投资基金以及地方产业投资基金进入FPGA领域,以市场化方式支持FPGA产品加快产业化,企业实现规模化发展,并带动社会资本积极进入该领域。二是推动国产化替代。建立国产FPGA产品采购奖补政策和首批次、首用补偿机制,促进国产FPGA产品的推广应用。三是加大研发支持。推动工业强基工程等国家相关专项长期支持,提升政府对FPGA芯片的重视程度和持续投入力度。
 
  (二)组建FPGA产业联盟,培育国内产业生态体系
 
  为推动国内企业协同攻关,实现关键技术突破和全产业链布局,应加快组建FPGA产业联盟。一是强化共性技术攻关,制定技术发展指南。针对FPGA关键核心技术组织专题研讨和交流,制定技术发展路线图,推动FPGA芯片共性技术攻关。二是推广应用创新成果,打造产业生态体系。组织FPGA产业链上下游企业开展技术产品与市场需求的对接,推动创新成果推广和示范应用。三是建立国家战略专利资源池,推动知识产权合作。建立FPGA国家战略专利池实体组织,吸纳国内各企业专利,对加入组织的国内FPGA企业成员进行专利保护。
 
  (三)培育FPGA高端人才,实现国内产业可持续发展
 
  国内应善用全球资源,加快FPGA高端人才的培养和引进。一是在全球FPGA领域并购整合的趋势下,抓住海外人才、技术外溢的机遇,大力引进海外高层次人才团队,优化国内创新创业环境。二是加强国内FPGA专业人才培育,鼓励高校与企业、科研院所协同建设育人实践平台,强化硬件设计和软件开发协同,培育一批FPGA领域软硬件人才。三是充分利用国内巨大的市场优势,吸引国外企业建立合资公司,鼓励和支持合资企业尽快培养出一批精通FPGA开发的人才队伍。

责任编辑:言笑晏晏

 
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