紫光同创国产FPGA领域挑大梁 将国际巨头一决高下

随着微电子行业越来越多的自主品牌问世，与国外同类的差距持续缩小，其中部分甚至可以与国际巨头一决高下，这，极大的提升了国内客户的用户体验，如信息安全、安防监控、便携式消费电子等领域。

在欣欣向荣的电子行业发展大背景下，FPGA 这一特殊的行业也在默默变化着。大家都知道这个行业是西方发达国家对华重点禁运的领域，即使是买一颗只有几十个逻辑单元的PLD也需要供应商做出口登记备案，极大影响了我国电子技术的发展速度。

在国家核高基项目重点支持的4大高端芯片中，CPU、DSP 、存储器都取得了极大的技术突破，似乎只有FPGA还没有大规模国产化。在此多说一点，国外的厂商Xilinx ,Altera ,Lattice, Microsemi,在华商务发展的都不错，大中华区占他们的年销售比例都很高。笔者自己也是用Altera 的器件多一些。

话说回来，Altera 的产品从Flex到目前的Stratix10其产品性能都很不错，尤其软件的易用性。当你架构好设计的框架，其他就可以最大程度交给软件了，当然时序约束是必要的。Xilinx则是在器件的布线上开放更多，这让设计的性能与灵活性更有保证，对于性能敏感的用户来说，这点就很吸引眼球。不过，目前在国内好像Altera的销量压过Xilinx一头，可能与前者更接地气的本土支持有关。

笔者之前虽然关注国产FPGA芯片，但是主要还是在用国外这几家，直到上个月手头接到一个新项目，需要用一颗FPGA实现H.264编码的特殊算法，设计虽然支持1080P，但是，帧间预测要求要有特别的算法以实现最小的逻辑开销，才算对国产FPGA器件的使用有了真正的了解。这个新项目对于器件的性价比，特别是性能要求不算很低，当我还在为选择Cyclone4 或Spartan6犹豫不决时，紫光同创的FAE 打电话给我，说他们也在做FPGA，属于清华紫光旗下。我之前知道的深圳有国微电子，在做国产化FPGA，FAE介绍说他们是同一家母公司，不过同创是单独运营并且独立研发的。

听着这里，我顿感疑惑，FPGA的架构不是一朝一夕可以搞定的，特别是与软件的配合。一致性行吗？编译可靠吗？资源利用率行吗？IP资源怎么样？关键是公司运营能长久化吗？

抱着试试看的态度，我答应了对方，他当场答应帮忙安装一套软件并提供一套开发样板。紫光同创的FPGA开发软件叫PDS，开发板叫“PGT30G DEMO 板” ，板子做的中规中矩，双网口，必要的外部接口，一颗主芯片。
 

我尝试着将以前的代码移植过来，打开操作软件, 界面与其他的EDA工具没有什么特别之处， 软件综合使用的是Synplify pro，布局布线是软件自动完成，这也没什么不同，最后完成产生下载配置文件。从综合结果来看，相同的设计逻辑耗费比CycloneV要多些，但是也不突兀，可能与两者的架构不同有关。

在PGT3G的数据手册，笔者发现其最小逻辑单元称 ”CLM” ，采用的是LUT5输入，为什么采用LUT5而不是流行的LUT6或LUT4？ 仔细研究了下，发现CLM包括4个LUT5与6个DD，CLM的LUT5可以用mux开关互联，这样在一些需要更宽数据及多路输入的地方就可以实现同级互联，用以减少传输delay。

这点还是深得我心的，我在设计时需要大量使用乘法器资源，PGT30G的乘法器资源相对较多，可实现乘加，乘加和，乘累加，乘法器可以实现预加累加器并带有内部流水寄存器，并节省FPGA逻辑与块RAM单元。

下载到开发板后器件的运行还算稳定，的确是超过了我的预期。但是，整个编译时间略长，对操作系统支持也不算太友好，希望他们在将来能够改善。

除了技术层面的切身体验，企业的软实力也是选择国产器件最为重要的考虑因素。紫光同创作为紫光系一员，至少从资金层面上无后顾之忧。 我担心是一旦选用，其后续支持如何？因为FPGA行业是要软件支撑硬件，如果编译环节用户体验不好，这也是致命打击。

若不谈国家利益或安全，单从消费者角度，国产器件怎么与国外厂商同台竞技? 笔者以为有以下两点：一是产品替代，这主要是利用成本优势取代国外产品，这条路比较容易切入，市场也很清晰，但很容易进入价格红区；二是创新应用，这条路国外厂商也在开拓，就看谁更贴近客户需求。国外大厂为了维持其高的利润水平不断提高工艺制程，导致器件逻辑容量越增越大，并且引导客户跟随着其创新的脚步一步步向前。其实在很多领域不一定采用高工艺制程的器件就更适合自己的设计应用，国内厂商应该努力打破这个垄断，以性价比，差异化为客户提供贴近实际应用的产品。

欣喜的是在与紫光同创技术人员聊天的过程中，他告诉我寻找产品差异化与外设的硬件化正是他们重点关注的方向。

在国产FPGA主力匮乏的赛场，还是希望紫光同创能够支撑起一片天空。这不是喊喊口号就能拿出好的成绩的，而是需要沉下心并耐得住寂寞。说实话，紫光同创的软件略感单薄，但是每个步骤也还是扎扎实实，完成设计需求是没问题的。希望紫光同创能够迎难而上，提供质优价廉的产品，真正实现国货当自强。

作为一名有闲又爱嘚嘚的工程师，最后还是忍不住想呼喊一句，同行们，是时候给国产FPGA芯片一个机会了！