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FPGA，万能芯片！以其强大的并行计算能力、功能灵活可定制等优点，被广泛应用于通信、医疗、电力、军工等高速、大数据量的领域，以及IC和ASIC设计前期原型验证系统。
自1985年由Xilinx的创始人之一Ross Freeman发明之后，全球90%的FPGA市场一直被国外厂家所占有。
FPGA的市场前景极其诱人，同时门槛也在芯片行业无出其右。自FPGA被发明以来，全球约有60多家公司斥资数十亿美元，前赴后继的尝试FPGA这块高地，其中不乏Intel、IBM、TI、Motorola、Philips、TOSHIBA、SAMSUNG这样的行业巨鳄，但是最终登顶成功的只有位于美国硅谷的四家公司：Xilinx、Altera、Lattice、Microsemi，其中前两家公司占据了全球近90%的市场份额，同时也拥有着FPGA领域绝大多数专利，形成了高不可攀的技术壁垒。
由于疫情席卷全球，FPGA芯片生产上下游企业都受到了影响，导致FPGA芯片价格上涨的非常高，一些用量比较大的中低端FPGA产品的价格是原来的几十倍，而且是处于有价无市的状态！一些高端、高性能的FPGA芯片价格反而不那么贵，果然还是市场决定价格！
对于国内这么大的FPGA市场，如果要进行FPGA国产化方案替代，以下几个因素是需要考虑的：
1.工艺制程、门级规模、SerDes速率
这3个参数，也是衡量FPGA基本性能的重要指标，工艺制程直接影响芯片的功耗、性能和成本，如果功耗过大，那么在硬件设计时就需要考虑电源的功率和散热问题。制程同样也影响着门级规模，越高的制程工艺，那么在同样面积大小的晶圆上就可以做出更大规模的门级电路，当然也具有更大的设计空间。SerDes的传输速率，则影响FPGA在进行高速数据传输、处理时的性能。
以市场占有率较高的Xilinx为例，最新的UltraSCALE+系列FPGA芯片的制程工艺已经达到了16nm，而国产FPGA厂商的大多产品还是28nm工艺。
2.可靠性、稳定性和一致性
FPGA通常应用在一些需要高速、实时处理的场景，可靠性、稳定性极为重要。芯片在不同温度、湿度、震动、盐雾等环境下的性能表现？芯片的寿命能使用多久？每颗芯片的性能参数是否在一定范围内保持一致？这些都是需要在进行国产化替代时，需要考虑的问题。
3.兼容芯片的兼容性和知识产权问题
国产FPGA是从逆向设计转到自主研发的，有的国内FPGA厂商提供有完全兼容Xilinx、Altera部分型号的FPGA芯片，对于这类产品，需要考虑FPGA硬件和软件的兼容性。
硬件方面，是Pin对Pin兼容，可以无需修改电路直接替换，还是需要做一些改动，比如高速接口的阻抗匹配、走线长度等等。
软件方面，需要考虑开发工具的兼容性，比如FPGA开发、调试、下载工具，MCU开发工具，IP核和RTL级代码、原语的兼容性等等，是否需要在原来的开发环境基础上安装额外的补丁包来适配。
另外，如果你的产品需要出口到国外地区进行销售，使用兼容型号的FPGA芯片，可能会涉及到知识产权问题，要和芯片厂商沟通确认。
4.自研芯片的生态
如果是完全自主研发的FPGA芯片，需要考虑芯片的生态，包括开发图形化EDA开发工具的使用，对第三方工具的支持，如Modelsim，是否支持Verilog/VHDL混合编程，提供的IP核的丰富程度，开发板，芯片手册/应用文档等。
5.性价比、货源
芯片的性价比是极为重要的一个因素，相比于Xilinx和Altera，如果同等性能的芯片，国产FPGA芯片有价格优势，我相信很多用户会选择进行国产替代。
从设计角度来考虑，还需要看这款芯片的电源要求、外围电路、阻抗走线、封装等是否是常用的设计要求。
从供应链角度，需要考虑这款芯片的供货稳定性、供货周期等多个因素。
总结
相比于Xilinx、Altera等FPGA巨头，国内FPGA研发起步较晚，但差距在逐渐缩小，和头部厂商的差距已经由三代缩短到两代。在当前国家对芯片行业的大力支持下，以及FPGA在5G和AI领域的广泛应用，这些现状对于国产FPGA厂商来说，是一个难得的机遇。
