中国FPGA发展历程划分为四个阶段

近年来，因为人工智能和5G的火热，大家对FPGA的关注度又到了一个新的高度。但正如很多人所知道的那样，虽然国内有不少公司和人员在这个领域耕耘，但FPGA市场依然是被Intel和Xilinx等几家国外巨头垄断，尤其是在高端的FPGA领域，国内更是在过去几十年里一直空白。

即使差距明显，国内还是有一批有心人在这个领域坚持奋斗，旨在打破这种局面，京微齐力的创始人王海力就是当中的一个代表。2005年，还在读博士的他就加入了京微雅格的前身雅格罗技。后来在公司经营苦难的时候，他还临危受命担任公司代理CEO，与7名员工苦守18个月，迎来公司重组，随后迎来京微齐力的诞生。

日前，半导体行业观察专访了王海力，听他畅谈了的过去十几年的FPGA从业经历以及他对国产FPGA的一些看法。

从雅格罗技开始的国产FPGA追逐之路

王海力告诉记者，他是清华大学计算机系EDA专业硕士博士，国防科技大学计算机学院本科。在2005年博士还未毕业的时候，他就加入了雅格罗技（Agate Logic，京微雅格的前身），工号排在前几位，是软件EDA部门的第一位员工，也是中国从事商业化FPGA研发的最早一批人。

2005年开始落户清华科技园的雅格罗技（Agate Logic）是国内第一批尝试做商业化自主知识产权的FPGA芯片的团队。在2005年到2010年间，公司陆续流片了几颗FPGA芯片（MCU+FPGA，包括1K、4K甚至32K逻辑容量），最终做到量产的只有1颗。正是基于这些年在FPGA技术的积累，北京市决定把其作为高端芯片项目引进，并在北京市引导资金的支持的下于2010年8月创立了京微雅格。作为国产FPGA行业的一面旗帜，京微雅格不但做得最早，也形成了一批自主知识产权和相关产品成果。

在京微雅格的那几年，王海力不但见证了可以算是中国最早商业化的完全正向设计的FPGA芯片与软件EDA工具开发的全过程（包括从电路架构、设计评估、硬件实现、软件开发、生产流片、测试验证到最终芯片量产），还参与开发了包括小容量、低功耗、高集成、高性能等多种不同类型的FPGA产品，为研制自主可控的国产FPGA芯片做出了重要的贡献。

与此同时，他还申请了50余项FPGA与异构可编程计算芯片架构、EDA软件与系统方面相关的国内外专利，发表20多篇相关领域的国内外论文，出版过一本基于国产FPGA与异构计算设计方面的书籍。同时担任了北京电子学会半导体委员会委员、国内专业杂志与学报审稿专家、集成电路相关产业联盟委员等多项社会职务。

作为国产FPGA行业的一面旗帜，京微雅格本可以凭借产品追赶与国际巨头一搏，奈何在各种原因的影响下，一面风头正旺的国产FPGA旗帜说倒就倒下了。谈到京微雅格失败的原因，王海力说到，一个项目（公司）的成功需具备各个要素，比如天时地利人和，还需要加上一些运气。虽然京微雅格是国内最早做FPGA的公司，但它缺乏“天时”、“人和”，同时也缺乏一些“运气”。在他看来，京微雅格的失败可以归纳为以下三个方面：

第一，“天时”：这可以反映在很多年前国内企业对国产FPGA基本上报以怀疑的态度，经常会被问到中国人会做FPGA吗？国人做的FPGA能用吗？

王海力指出，在早些年有很多时候，即使京微雅格把开发板免费送给客户，把软件工具装上，也很少有客户愿意尝试，因为他们有“项目工期”压力。况且用国外成熟的FPGA芯片很好，也没什么问题，他们找不到要尝试国产的、不好用的FPGA的理由，从某种方面来说，这就是不具备“天时”。

第二，“人不和”：京微雅格在公司面临困境的时候，出现了“人不和”的情况，例如内部人员不团结，这也是造成京微雅格今天结局的另一个原因。

第三，“运气”问题：王海力表示，在2014-2016年，资本投资环境主要投互联网技术类型的公司，而刚刚成立的国家集成电路大基金也主要以集成电路制造业和封测业为主，设计类型的公司比重偏少，而且投的话也不会是设计类的初创公司，所以公司当年的融资环境并不是太好，之后加上公司经营困难，各种矛盾在同一个时间段集中爆发，导致公司无法再继续经营下去。

王海力告诉记者，京微雅格的这段经历，让他深刻理解到，要想做成一个事情，需要人才、技术、产品、市场、资金、时机等各个环节的合力促成。任何一个环节出现问题，都可能导致失败。对创业者或者创业公司来说，找“可靠”的人，做“可行”的技术，推“可用”的产品，找“可见”的市场，至关重要。

再续FPGA初心，京微齐力崛起

三十功名尘与土，八千里路云和月。在经历了京微雅格的失败和重组后，王海力依旧在FPGA的道路上坚定不移的走下去。“在国产FPGA行业我已经奋斗了15年，更大概率这是我一辈子要做的事情，因此之前的历史仅仅是我FPGA职业生涯的前期阶段”，王海力日前在接受半导体行业观察采访时谈到。

面对公司数月发不出工资的境况，员工陆续离开，但是作为代理CEO的王海力却带领着7位老员工，继续坚持了18个月，他在等一个时机，一个能再续FPGA初心的时机。

是什么支撑王海力在京微雅格坚守了18个月？

王海力解释到：“我参与了雅格罗技-京微雅格公司十多年来所有的重大事件，包括各代产品的研发、技术整合收购、公司改制、核高基国家科技重大专项实施以及产业化推广的各个环节工作。重要的是，我深刻理解正向FPGA研发的全流程，也看到京微雅格在做研发过程中为之付出的方方面面。在我心中，我认可这个技术积累的过程，也知道其多么来之不易，我猜同行或多或少也会要走这样积累的过程。因此，除了我有特别的FPGA技术情怀之外，我想这个来之不易的积累，包括通过多年努力而形成的知识产权和已量产的FPGA芯片，弃之太可惜，在明白人的心里这可能是“无法估计”的价值。这些骨子里的想法正是支撑我即使在京微雅格遇到困难后的18个月还能坚守的原因，我坚信是金子一定会发光的道理。留下来的老员工和我的想法也是一致的，当年留守都是不愿意放弃在国产FPGA研制道路上已经取得的这些成果。”

京微雅格公司虽然没法再继续，但不能说京微雅格就完全失败了，至少它的产品和技术得到了完整的保留，这是十多年来的积累。另外，京微雅格培养了一批从事国产FPGA研发的专业人才，这也是国内不可或缺的资源。还有，早年开发的FPGA产品目前又得到部分市场的认可，这几年公司的FPGA芯片出货量超过了百万片。更重要的是，后来京微齐力（下文详细介绍）在维系住京微雅格有效资产的同时，对京微雅格进行了全面的重组整合，使得公司发展无后顾之忧。

虽然前面经历了两个创业公司（雅格罗技、京微雅格），但京微齐力才算是真正意义上王海力自己创业的第一个公司。王海力此次创业可能与别人的创业不一样，至少“起点”就不一样，他是站在前面公司“已经发生各种问题”的基础上来创业的。

“其实创业后才发现真不是一件好玩的事情，创业非常辛苦，在这个过程中饱受了各种艰辛和困难，甚至在很多时候都有想放弃创业的想法。人力的问题，资金的问题，技术的问题，产品的问题，市场的问题，老公司的问题，以及一切可能的问题都需要由创业团队一个一个地去解决。体会下来，创业过程就是一个解决实际问题的过程，创业克服艰辛的法宝就是相信自己，相信团队，在正确的道路上坚持坚持再坚持。另外在过程中有一帮与你志同道合的团队至关重要，他们在很多问题上能帮你分担。因此在创立公司时，我们还有8位留守同事，北京5位，上海2位，深圳1位。我们取新公司名的时候，想到的就是“要齐心协力，把北京市FPGA微电子项目再做上去”，因此新公司得名“京微齐力”，王海力讲到。

据王海力介绍，京微齐力18年销售订单超过千万，收入近七成。受限于国内外环境与政策的变化，以及之前老公司后续处理事宜的影响，虽然公司销售业绩相比2018年年初预测少了一些，但从业务增长趋势及业务导入机会来看，我对未来的业绩还是持乐观态度。特别是特朗普政府近期政策的“激励”，会进一步带动我们的业绩增长。

公司的目标是成为全球第三大FPGA厂商，定位是中国最优秀的国产FPGA及新一代异构可编程计算芯片的供应商，公司未来发展的关键还是能提供有市场竞争力的产品。

王海力认为，技术、资本和市场在公司发展的过程中是相互依存、相互推动并相互制约的三要素。因此在有限的资本条件下，我们需要寻求差异化并创新性的技术特征，在垂直的市场中寻找可落地的机会，让公司得以生存的同时走的更远。

国外FPGA遥遥领先，突围难上加难

虽然这个市场不乏王海力这样的FPGA布道者，但我们不得不承认，他们选中的是一条极其艰难之路。

可编程FPGA技术于上个世纪80年代初由美国赛灵思Xilinx公司发明。近40年来，先后有超过60家以上的公司从事过FPGA技术与产品的研发，其中包括Intel、IBM、AMD、TI、GE、AT&T、摩托罗拉、朗讯、三星、东芝、飞利浦等实力雄厚的大公司，但绝大多数在耗费了上亿美元后功亏一篑！目前全球仅存的四家FPGA上市公司全部位于美国硅谷。欧洲、日本、韩国、等经济强国和中国台湾等地区都尚未真正掌握其核心技术。

作为集成电路技术顶峰的高端通用芯片之一，也是所有芯片领域中最难打破格局的技术产品之一。根据统计目前Xilinx和Altera拥有超过6000项专利，对该行业的后进入者形成了难以跨越的技术壁垒。以国内为例，我们99%以上的FPGA芯片都依赖于进口，还未形成自己的FPGA产业。再加上美国政府对我国FPGA产品与技术出口进行苛刻的审核和禁运，使得我国在通信电力、安防监控、国防军工、航空航天、国家安全以及新一代信息技术等领域都受到严重制约，最近发生的中兴、华为事件更是将国内对FPGA的关注推到了风口浪尖。

其实为了加快发展本土FPGA产业，前几年中国北京的投资机构曾试图花大代价收购美国第三家FPGA企业，但先后被两届美国政府以影响国家安全与战略为由多次否掉。因此王海力认为，研发自主可控的FPGA技术与产品对打破美国在FPGA行业的垄断意义深远。

但我们发现，在我们在后面苦苦追赶的同时，领头羊似乎正在将差距进一步拉大。

2018年3月，Xilinx提出了未来新产品的战略规划ACAP（Adaptive Compute Acceleration Platform）平台战略。ACAP是一个高度集成的多核异构计算平台，能根据多种应用与工作负载的需求从硬件层对其进行修改，ACAP有在工作过程中进行动态调节的自适应能力，实现了CPU与GPU无法企及的性能与功耗比。

2019年4月Intel发布了他们新一代FPGA（Agilex）的规划，它采用了Intel第二代HYPERFLEX架构。同时能够进行任意异构3D集成是Agilex所强调的一个特点，这使得Agilex可以根据需要任意集成包括在芯片间3D封装互联的嵌入式多芯片互联桥接、包含收发器、自定义I/O和自定义计算芯片在内的芯片库以及eASIC等，Intel将通过3D封装技术实现全新的异构计算平台。

王海力认为，两大行业巨头近期的新产品规划，都不约而同地在计算架构上进行深度创新（实现自适应、可重构、可编程、高性能等特性），而这将会成为未来的芯片技术主流之一。这些产品创新都是针对AIoT、5G等商业机会的一种尝试。在他看来，在大数据与人工智能迅速兴起的时代，基于自适应与可重构计算架构等打造的全新计算平台能适用于广泛的AI加速应用，其中包括视频转码、数据库、数据压缩、搜索、AI推断、基因组学、机器视觉、计算存储及网络加速等。针对边缘、端-管及云计算等各类应用需求，研发人员能基于此平台芯片快速开发出高性价比的产品。这会是FPGA的发展方向和机会。

因此，他指出，将CPU、GPU、AI、FPGA、Memory、ASIC等多种异构单元集成在同一芯片上并具有HSA（Heterogeneous System Architecture）模式的异构计算芯片将代表着集成电路产业新的发展趋势之一，其市场规模将迅速超过百亿美金，而随之衍生的产品、应用方案的市场规模将达数千亿美金。得益于新型架构技术，这类芯片硬件结构可通过软件来定义，产品能跟随市场的需求发展而相应变化。相比传统专用芯片平均2年的生命周期，应用于多个产业链的新型异构可编程计算芯片的生命周期可长达10年。

虽然机会摆在面前，但对国内的FPGA厂商来说，这仍然是一座难以跨越的高山。

任重而道远，但本土厂商必须迎难而上

王海力把中国FPGA发展历史分为四个阶段：

第一阶段（Pre-1.0时代：学习过程）：从90年代开始到2005年前后，中国经历了反向设计的过程，芯片设计/软件开发人员上百人，无架构，落后的工艺，无软件工具，同时也无自己的应用开发人才。

第二阶段（1.0时代：从无到有）：从2006年开始到2016年前后，国产FPGA企业陆续成立，开始正向设计，芯片设计/软件开发人员几百人，有架构雏形，使用一般的工艺，开发基础的软件工具，基础的应用软IP，同时开始培养国产FPGA的应用人才。

第三阶段（2.0时代：从有到好）：从2017年开始到2025年前后，我们有完备的正向设计能力，芯片设计/软件开发人员上千人，具备完备的架构设计，采用先进的工艺，提供好用的软件工具，具备一部分行业软IP及解决方案，同时建立FPGA应用生态圈，国产FPGA开发的应用人才上千人。

第四阶段（3.0时代：从好到强）：我们拥有领先的正向设计能力，芯片设计/软件开发人员几千人，具备创新架构设计，采用最先进工艺，拥有领先的软件工具，完备的行业软IP及解决方案；同时建立完整的FPGA应用生态圈，国产FPGA开发的应用人才数万人。

中国FPGA经历了“学习过程”、“从无到有”、“从有到好”、“从好到强”的4个阶段之后，也让国人慢慢的开始接受国产FPGA芯片了，特别是中兴事件和中美贸易战之后。目前国产FPGA在推向市场过程中，主要面临的问题包括芯片价格问题，系统移植问题，软件效率问题，产品稳定性问题，后期维护问题以及量产出货问题等。

按照他的说法，相对于ASIC产品而言，FPGA本来就是一个使用门槛很高的产品，因此推向市场过程是一个漫长的过程。在他看来，这个问题国外厂商也都遇到过，只不过他们比我们早走了二十年，这些问题逐步在优化解决。而我们在产品线的丰富程度，大容量FPGA芯片软件工具的支撑能力，以及面向应用的IP和解决方案的自给供应能力等方面远远落后。

“遵循集成电路领域很难有“弯道超车”的规律，国内FPGA要想打破局面，除了丰富产品线之外，首先还得加大投入，包括资金投入以及人员投入”，王海力告诉记者。

他表示，中国FPGA芯片设计、EDA工具开发的人才不足千人，应用人才上万人。但这些FPGA应用人才中98%以上是使用国外FPGA厂商的产品。因此国内急需培养使用国产FPGA的应用人才，只有不断地使用国产FPGA，本土FPGA企业才有机会成长并追赶的可能性。其次，需要在一些应用垂直市场做文章，结合我们的市场优势，让国产FPGA企业做出有竞争力差异化的产品出来，快速满足这类垂直市场的需求。

“京微（雅格/齐力）这个团队（包括国产同行）的使命就是希望解决国产FPGA芯片“从无到有”，“从有到好”，最后“从好到强”的问题，解决中国在FPGA芯片供给上不再受制于人的问题”，王海力说。

不止FPGA，整个半导体产业都是我们需要重点关注的，在谈到对国内半导体的未来发展有什么建言的时候，王海力告诉半导体行业观察记者：

相比其他行业的创业，半导体的创业是真正意义上的一条不归路。受限于大环境的影响，中国的半导体创业更加是难上加难，半导体的项目是典型的十年磨一剑的项目，具有资金消耗量大、研发时间久、回报周期长、风险程度高等特点，需要投资人、公司、团队、客户、政府及产业合作伙伴给予足够的时间和包容。

目前国际形势日趋复杂，来自外部的压力与日俱增，特别是中美贸易摩擦的加剧和美国加大实施对中国高科技产业的遏制力度，让即使在局内的半导体人也很难准确预测中国半导体产业后续的发展态势。备受关注的中兴华为事件，以及中美贸易中美国对知识产权的严重关注及维护，让我们深刻理解到中国半导体要想发展起来，必须长久且坚定不移地走“发展自主创新、掌握核心技术”这条路，在基础创新上要下苦工夫，切记“急功近利”、“弯道超车”，要踏踏实实地、有计划地发展中国半导体的核心基础产业。

接下来中国半导体需要稳中求进，在未来发展的过程中，我们需要团结并扛得住压力。即使在“资本寒冬”已来和集成电路增速放缓的情况下，对于中国的半导体来说仍然存在不少的发展机会。我们应当继续大力推动基础创新与应用创新，继续扩大寻找跨领域合作共赢中的技术革新与业务变革的机会。未来的生存权与主动权掌握在中国半导体自己人的手上，我们终将会迎来光明。
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