现场可编程逻辑阵列的一种可编程“万用”芯片--FPGA

-近日，高云半导体科技股份有限公司在上海发布了一款具有中国自主知识产权的FPGA芯片及配套平台化产品，这也是中资公司收购美国FPGA厂商莱迪斯（Lattice）告吹后第一次亮出国产“名片”，意味着中国“芯”家族多了一位中国造的“万能”成员。

增加一个USB功能，集成一片新市场

FPGA是现场可编程逻辑阵列——一种可编程“万用”芯片，其特殊的灵活性决定了在新兴应用领域中具有广阔的发展空间，特别是当下火爆的人工智能，没有现成的芯片（ASIC）可用，只能通过FPGA，利用可编程的特点，来实现并验证工程师所需要的初步解决方案。

与目前消费市场很少集成USB2.0功能块不同，新的芯片将它集纳起来，这透露出一个技术信号——FPGA不仅应用在通信系统和设备上，而且与消费类产品搭上关系。高云半导体CEO朱璟辉表示：“就像苹果工程师对FPGA表现出的兴趣一样，在iPhone 7中已经用到了FPGA。”

对于集成电路，曾有厂商将CPU（中央处理器）与FPGA集成，后者善于并行计算，处理能力强，前者则强在“管理”，这正是FPGA所缺乏的，两者结合，可有效地提升整体性能。可是，高云新的芯片放弃了CPU，却与MCU（单片微型计算机）集成到一起，朱璟辉给出的理由是，“一方面，在MCU市场，ARM架构已经占据了绝对统治地位，因此，FPGA+ARM内核的架构，将有助于提高FPGA的竞争力。另一方面，嵌入式市场非常宽广，高云选择采用FPGA+MCU（ARM）的方式进入这个广阔的嵌入式市场，主要针对的还是中高端的差异化应用，力求开拓出一片新天地。”

在消费级领域中，嵌入诸如USB2.0等模块的芯片会在图像监控、智能工业、医疗设备等领域逐步推开，动态可重构以及单片集群水平不断提高，将使FPGA功能越来越强大。比如在伺服电机控制器中，芯片的集成使这类应用的控制系统更简洁，还有更精准的电机步进控制，更炫的显示效果控制，更加人性化，更加简易的人机交户方式。

改变加密技术，应对突发“断电”

制造芯片要分层研磨，反向剥离可以将芯片每一层信息“偷”出来。比如将工艺次序倒过来执行，逐层拍照、克隆，即便完美复制的成功率很低，“万里挑一”的机会总会有的。因此供应特殊需求更成为一种在遭受技术封锁环境下的有效办法。而且，芯片做的设计常被抄袭，其电路设计和外形非常容易被原封不动地复制出来。

高云芯片实现的创新加密技术也是针对芯片本身被克隆和芯片设计被抄袭两种情况。对于前者，高云的GW1N系列芯片实现55纳米流片和28纳米设计，如果进行“反向”克隆，设备成本昂贵，且后续生产也是一个难题。高云半导体董事长陈天成告诉科技日报记者，“因为从90纳米开始，晶体管的大小跟光波几乎相近，拍照产生衍射现象，厂商则从光学原理出发，算出衍射情况做修正，在物理上还原。但是，摩尔定律不断推进，55纳米、40纳米等集成度更高的芯片靠‘反向’克隆还没有成功。”

而对用户设计的保护，芯片多了一种自我“摧毁”的手段以保证用户设计的数据流不被读出。陈天成打了个比方，这项加密技术有点像ATM机，如果ATM机被恶意破坏了，里面的钱会被喷上大量的墨汁，即使把钱取走钱也用不了的。

新的芯片是Flash工艺的非易失性FPGA。所谓非易失就是像闪存一样，当你通电的时候数据就在里边，当你掉电的时候数据还在里边。“相比于美国FPG厂商Lattice的OTP（只能编程一次）对标产品，高云芯片采用闪存工艺技术，可以多次编程，具有更强的灵活性和可重用性。”陈天成表示，目前，该类型产品可以完全取代传统的CPLD（复杂可编程逻辑器件），每年约有5亿美元的市场总量。