相對于廣為人知的CPU，FPGA可謂默默無聞。目前，國產CPU已經逐漸代替國外CPU，但FPGA卻仍然完全依賴從美國進口，這對中國國防安全是一個非常大的隱患——因為如果沒有FPGA，90%以上的軍用電子設備將成為電子垃圾。
隨著PC和智能手機的普及，相信很多人都或多或少了解，什么CPU（中央處理器）和GPU（圖形處理器），但你可能不知道，在芯片領域，還有另外一種鮮為人知的芯片——FPGA。
這種芯片雖然“曝光率”遠遠不如CPU和GPU，但其重要性卻不遑多讓——無論是在軍事領域，還是民用領域都頗具意義。不僅90%的大型軍用電子設備都要用到FPGA，在即將到來的5G通信、物聯網、大數據等民用領域，FPGA也有非常大的潛力。
而恰恰是這樣一款重要的芯片，中國卻基本依賴進口，國產FPGA在中國市場的占有率僅為2%，即便是很多軍用的高端FPGA，也基本依賴于進口，這究竟是怎么回事呢？
FPGA是什么？
如果用科學術語來正式介紹，FPGA是現場可編程門陣列。用普通人能聽懂的話來說，它就是一個允許你在上面編程的芯片。編程完之后，就可以實現一個特殊的硬件加速算法，比如精確制導武器上的地圖匹配。
如果還是不懂，沒關系，我們舉些應用的例子，來看看它能干什么吧。
比如，在軍事國防領域，FPGA被運用于航天、航空、電子、通信、雷達、高端波束形成系統等領域，在各種軍用電子設備中也經常會有FPGA的身影。
以相位控制電子掃描陣列雷達（相控陣雷達）為例，一個大型相控陣雷達有幾千個TR組件（看不懂沒關系，知道它是雷達的一個極為關鍵的部件就行），幾個TR組件組成一個小的處理單元對信號進行數模轉換和預處理，而每個單元就含一個FPGA芯片。
另外，對夜戰非常重要的紅外設備也離不開FPGA。美國國防后勤局就曾采購過美國賽靈思公司的FPGA用于監視、偵察和火控系統中紅外傳感器的數據處理。
除了被廣泛運用于軍事領域，FPGA芯片在民用市場也頗具潛力，應用場景非常廣泛。比如即將到來的5G通信，通信基站其實就是一個小相控陣，這就必須采用FPGA進行數據處理。
現有的通信設備也離不開FPGA，比如前段時間美國制裁中興通訊，FPGA也位列制裁名單之上，而華為和中興所需的FPGA大多依賴于從賽靈思和阿爾特拉等美國公司進口。
在醫療領域，FPGA則被用于聲波檢測儀、CT掃描儀、核磁共振、x射線等各種設備上。在消費品電子、物聯網、汽車電子、機器人、數據挖掘、工控等領域，FPGA也扮演著重要角色。隨著機器人、無人機、大數據、物聯網、無人駕駛、5G通信的興起，市場前景會越來越好。根據Gartner統計，從2014年到2023年，FPGA的年均增長率達7%。
可以說，幾乎你能見到和見不到的大部分電子設備中，都有FPGA芯片這么個玩意兒。
為何研發難度高
目前全球的FPGA市場，基本被前面提到的兩家美國公司壟斷——賽靈思和阿爾特拉。在過去十多年里，英特爾、IBM、摩托羅拉、飛利浦、東芝、三星等其他60多家公司都曾試圖涉足FPGA領域，但紛紛慘敗。這其中的原因就在于FPGA的進入門檻極高。
有多高？
一是專利技術壁壘。賽靈思從上世紀80年代開始做FPGA，在30多年時間里積累了豐富的技術和經驗，在該領域有異常雄厚的技術底蘊，并與阿爾特拉、萊迪思、美高森美等公司用近9000項專利構筑的知識產權壁壘，很大程度上堵死了后來者追趕的道路。即便是強如英特爾，最后也是以耗資167億美元收購阿爾特拉獲得了FPGA領域的入場券，而非通過自主技術研發在FPGA領域站穩腳跟。
二是市場相對偏小。全球FPGA市場總額僅為50億美元，而英特爾在2015年第四季度的營業收入就達149億美元。相對偏小的市場份額很難養活太多的大公司，必然導致競爭異常激烈，僅僅少數佼佼者才能生存下來。
三是用戶對FPGA性能要求高。FPGA很大一部分場景是做一些芯片模擬工作，使用者在其基礎上做編程，必然會有很大性能損失，在性能降低了很多以后，還要和CPU等芯片去匹配，使用戶會對FPGA的性能有著越高越好的要求。另外，在軍用領域，雖然局部場景對FPGA性能要求不高，國內反向設計的FPGA也能滿足使用需求，但也有很多場景對FPGA性能也有著非常高的要求。
同時，賽靈思、阿爾特拉等巨頭在技術上處于絕對領先地位，其FPGA產品往往采用最先進的工藝，并且將工藝的潛力挖的很透，而后來的追趕者則沒有這個條件和技術實力，導致性能上大幅遜色于兩大巨頭。
具體來說，賽靈思和阿爾特拉的FPGA已經開始著手采用最先進的14/16nm工藝，而國內FPGA廠商根本無力承擔采用先進制程工藝的高昂成本。
加上掌握最先進制造工藝的為英特爾、臺積電、三星等對中國大陸IC設計公司使用最先進工藝有很多限制——買IP做集成可以，但如果是自主研發的IP，則會有很多限制，如果有軍民兩用潛力，限制就更多了。這致使國內FPGA廠商大多采用40/55nm工藝，在制造工藝上就處于先天劣勢。
因此，除了囊中羞澀的用戶，或定位于工控等對性能要求有限的特殊情況，大部分用戶對FPGA的需求是性能越高越好，這樣就會使國內如京微雅格等FPGA廠商即便開發出廉價的中低端產品，也會因性能差距而被很多潛在用戶拋棄。
正是因為存在這種現象，FPGA的研發難度比CPU還要高。
在CPU方面，企業如果做不了高性能的桌面或服務器CPU，還可以做做低功耗嵌入式芯片“曲線救國”。
比如如今在智能手機芯片領域呼風喚雨的ARM，就是依靠深耕嵌入式芯片領域，并最終發展壯大羽翼豐滿，甚至隱隱威脅到了英特爾的地位；國產的龍芯也可以在高性能芯片無力與Intel抗衡的情況下，依靠做嵌入式芯片實現自給自足、自負盈虧。
而FPGA則不然，除了工控等一些特殊場景之外，其他FPGA芯片廠商很多時候上必須一開始就和賽靈思、阿爾特拉、萊迪思短兵相接拼性能。
因此，在當前的情況下，完全依靠民間風險投資和少量政府資金的零敲碎打，就想把FPGA產業發展起來，基本是不不可能的。
國產FPGA現狀
那么國產FPGA芯片的整體情況和水平到底如何？
目前，國內FPGA廠商有百家爭鳴之勢。既有自主研發十多年，并收購美國CSwitch公司開發出具有自主知識產權的Tile架構的京微雅格；也有曾經從事反向設計，在軍用產品中頗具市場的國微電子；還有技術團隊來自萊迪思核心團隊的西安智多晶；以及被背靠紫光，并與國微電子頗有淵源的同創國芯等等。
不過，總體來看，雖然中國FPGA廠商不少，但和賽靈思、阿爾特拉的差距非常大，不僅在硬件性能上如同鴻溝，在軟件上，大多沒有自主研發出一整套EDA工具（設計電子電路的軟件程序）——想在FPGA領域安生立命，光有硬件是不行的，需要有完善的EDA軟件做支撐，而國內FPGA廠商很難拿出一套讓用戶滿意的EDA工具，有的甚至直接拿國外公司的軟件充數。
從市場份額上看，國內FPGA廠商與國外巨頭的差距更是一目了然——全球FPGA芯片市場規模大約50億美元左右，其中中國市場約15億美元，但國產FPGA產品根本不具備國外市場搏殺的競爭力，即便在國內市場，所占市場份額也僅有2%。
FPGA亟待更受重視
也許是在科普程度上不及CPU和存儲芯片，FPGA的重要性還沒有得到廣泛的理解。這導致做國內CPU和存儲芯片的公司能獲得大量政府經費，而FPGA獲得的資金則少得可憐。
比如，國內最大的FPGA廠商京微雅格在承接2014年國家科技重大專項FPGA研發與產業化應用課題時，其中國家撥款、地方資金和企業自籌經費也是按1:1:1配套的，而非全部國家經費投入；其他幾家比如同創國芯和國微電子也是勞心勞力，才獲得核高基項目和紫光的輸血......就最近的情況而言，最大的動作僅僅是紫光收購萊迪思6.07%的股權。
于是，在國內企業發展不起來的背景下，高端FPGA產品中國完全依賴從美國進口，這對中國毫無疑問是一個隱患——因為如果沒有FPGA，90%以上的軍用電子設備將難以發揮作用！
相對于民間擁有大量庫存的PC和服務器CPU，一些高端FPGA僅僅用于軍事等特殊領域，因而民間鮮有庫存，而且一片幾萬元的價格，過高的渠道積壓成本使渠道商也很少去儲備。
如果要去正常訂貨，光訂貨發貨周期就要幾個月。即便向第三國購買，和中國關系較好的亞非拉兄弟國家根本不存在高端FPGA的市場需求，而有庫存的全是和美國站在同一戰壕的西方國家，可以設想，一旦發生戰爭，在現有庫存快速消耗的情況下，將嚴重影響高精尖武器和信息化裝備的補充。
因此，國家和社會各界如果能像重視CPU和存儲芯片那樣重視并扶持國內FPGA產業，無論是對國防安全，還是對民用市場來說，都將非常有利。