作為一種可編程邏輯器件，FPGA在二十多年的發展歷程中，從電子設計的外圍器件逐漸演變為數字系統的核心。隨著人工智能、機器學習、工業控制、無人駕駛、大數據等對并行計算的強烈需求，以及半導體工藝技術的進步，FPGA的未來被持續看好。在此背景下，中國發展FPGA有著重要意義。
FPGA在工業互聯網和工業機器人設備中應用不斷擴大
《中國制造2025》是我國工業制造業的十年發展規劃，它的出臺將互聯網和制造業更加緊密地結合起來，工業設備的自動化、控制技術的智能化發展趨勢已經成為人們的共識。受益于工業自動化與智能化的發展，擁有彈性設計特性的FPGA有望更加廣泛地應用到工業系統的各個環節當中。
對此，廣東高云半導體科技股份有限公司副總裁兼首席技術執行官朱璟輝向《中國電子報》記者表示，在傳統的工業控制領域，FPGA已經有了較多的應用，如PLC、人機界面HMI控制、馬達控制、視頻監控、機器視覺等，是工業控制系統中重要的基礎器件。FPGA的可程序化邏輯特性，讓它比其他ASIC或MCU有更大的設計彈性。
朱璟輝說：“隨著科技的進展，制造業走向更高度的自動化與智能化，對工業控制技術等領域不斷產生新的需求，在未來的工業制造領域，FPGA將有更大的發展空間。目前來看，有兩個領域的應用前景十分巨大：一是工業互聯網領域。作為未來制造業發展的方向，工業大數據、云計算平臺、MES系統等都是支持工業智能化的重要平臺，它們需要完成大數據量的復雜處理，FPGA在其中可以發揮重要作用。二是工業機器人設備領域。在多軸向運作的精密控制、實時同步的連接以及設備多功能整合等方面，兼具彈性和整合性的FPGA，更能展現設計優勢。”
更高度的功能整合、降低成本，縮小產品尺寸，將是工業4.0時代的發展大趨勢。FPGA可以助推這個趨勢的發展。
其實除了工業應用之外，FPGA的應用領域還有很多。資料顯示，如果依銷量為序，FPGA的應用市場依次為通信、工業、軍事、航空、消費、數據中心、汽車和醫療。“隨著技術的發展，新的應用市場不斷出現，現在人工智能、機器學習、無人駕駛、大數據等，對并行計算都有著強烈的需求，而這些正是FPGA擁有天然優勢的新方向。如汽車ADAS ，需要處理實時高清圖像，及時分析識別與處理，FPGA的作用明顯。在人工智能方面，深度學習神經網絡也需要進行大量并行運算。”朱璟輝說。
三重利好推動，中國發展FPGA正當其時
正是由于FPGA在網絡通信、芯片設計原型驗證、軍事航空、大數據并行運算等領域具有戰略價值。中國非常有必要發展FPGA產業。據業內人士稱，FPGA市場基本上國外Xilinx、Altera(英特爾并購)、Lattice三家為大。近些年來，國內一些FPGA廠商也在崛起，如高云半導體、同創國芯、安路科技等。不過，從公開數據來看，目前的國產FPGA市場自給率很低，小于1%。從技術上看，國際公司已覆蓋65/55/40/28/20/16納米程制，從1K到KK LUTs形成系列產品。國產FPGA只有65/55/40納米、1L-55K LUTs的產品。
對此，朱璟輝表示，當前正是中國發展自主FPGA產業的重要窗口期。首先，FPGA的應用面正在拓寬，特別是《中國制造2025》、“強基戰略”等對芯片安全、國產化有了迫切的需要，加上消費電子等領域潛在需求的爆發，中國正在成為FPGA的重要市場。其次，隨著國際巨頭競爭的激烈，產業調整，導致優秀人才溢出，為國內FPGA廠商獲得高端人才創造了條件。最后，國際專利時效的到期(特別是基礎專利)，也為國內廠商進行技術性規避創造了條件。
朱璟輝介紹說：“高云半導體致力于FPGA的國產化。2016年已完成中低密度的產品布局。其中1萬~100萬門非易失產品系列，采用臺積電55納米嵌入Flash工藝，產品直接競爭Altera MAX V10和Lattice XO2/3;100萬門~500萬門易失性FPGA產品，采用臺積電55nm基于SRAM，可與Xillinx Spartan及Altera Cyclone系列PK。應用可以覆蓋視頻、工業控制、消費和安全領域，逐步滲透機器學習、物聯網、智能控制等領域。”
“下一步高云半導體將開展28納米中高密度產品，切入通信及計算市場，計劃在2017年推出500萬~2000萬邏輯門帶高速接口類Xillinx7系列產品，進入通信、大數據高速運算等涉及國家安全急需的關鍵領域。”
嵌入式FPGA概念雖好，要發展起來仍面臨嚴峻挑戰
在談到FPGA的發展趨勢時，朱璟輝表示，高密度、高速度、寬頻帶、高保密;低電壓、低功耗、低成本;IP軟/硬核復用、系統集成，緊密結合應用需求，多元化發展是FPGA的總體發展方向。
針對日前有公司推出嵌入式FPGA產品，朱璟輝認為，FPGA在大規模計算和可重構性有強烈需求的數據處理領域表現出色。那些對異構計算有需求的廠商將樂于看到嵌入式FPGA的推出。數據中心就是最好的應用市場之一。但是，FPGA需要有一個完善的復雜生態系統才能保證其使用。現在，從FPGA向eFPGA技術轉變需要更復雜的生態系統，因為在這個過程中，需要針對不同的IP核定制一系列復雜的工具套件。因此，嵌入式FPGA概念雖好，想要發展起來仍將面臨十分嚴峻的挑戰。
FPGA關注的一個熱點領域是目前紅透半邊天的機器學習。“這些應用是極具靈活性的FPGA天然優勢領域所在。”朱璟輝表示，“在數據中心領域，FPGA也是一個不能忽視的重要角色。尤其是現在數據大爆發，對數據中心的需求激增，進而提高了對服務器降溫和功耗的需求，具有天然優勢的FPGA受到關注。那些原本跑在主處理器上，使用軟件實現的功能，可以使用FPGA以硬件編程方式實現，而且更加節能。”