電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/吳子鵬）作為“萬能芯片”，FPGA憑借可編程、可重構(gòu)的特性，為嵌入式系統(tǒng)帶來了顛覆式的創(chuàng)新驅(qū)動，讓用戶能夠以靈活、迅捷的方式構(gòu)建應(yīng)用方案。然而，在FPGA數(shù)十年的發(fā)展歷程中，國產(chǎn)FPGA產(chǎn)業(yè)由于起步較晚，曾長期以“追隨者”的姿態(tài)研發(fā)和規(guī)劃產(chǎn)品，差異化創(chuàng)新并不多見。

近年來，邊緣計算的熱潮給國產(chǎn)FPGA發(fā)展提供一片沃土，相關(guān)廠商迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇，逐漸筑造起自己的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，并摸索出差異化創(chuàng)新之路。經(jīng)過數(shù)年的研發(fā)沉淀，國產(chǎn)FPGA廠商終于迎來了收獲的季節(jié)。以A股首家專注于FPGA業(yè)務(wù)的上市公司安路科技為例，伴隨著該公司SALPHOENIX 1P系列（以下簡稱：PH1P系列）的發(fā)布，國產(chǎn)FPGA廠商長期作為“追隨者”的局面被徹底打破，開始引領(lǐng)行業(yè)創(chuàng)新。正如安路科技市場銷售部副總經(jīng)理謝耀勇所言，“PH1P系列中的PH1P-35，是安路科技深刻理解客戶需求后，匠心打磨出來的結(jié)晶，其創(chuàng)新性和獨(dú)特性在市場上具有較大優(yōu)勢。”

7月8日，安路科技舉辦主題為“效能之芯·感知無限”的2024安路科技新品發(fā)布會，正式對外發(fā)布最新的PH1P系列產(chǎn)品，包含PH1P-35、PH1P-50和PH1P-100三款器件，以更高的性能、更高的能效、更高的集成、更高的性價比，配合以高中低不同等級的邏輯資源規(guī)模，幫助嵌入式領(lǐng)域用戶打造具有差異化競爭優(yōu)勢的方案。

安路科技PH1P系列FPGA

PH1P不只是一個產(chǎn)品系列

更是一種融合創(chuàng)新思維

受益于工業(yè)控制、網(wǎng)絡(luò)通信、消費(fèi)電子、數(shù)據(jù)中心、汽車電子等領(lǐng)域需求的快速增長，當(dāng)前FPGA的價格和性能已經(jīng)能夠和專用集成電路競爭，并憑借可編程的靈活性更受青睞。在此過程中，國產(chǎn)FPGA廠商不僅在持續(xù)豐富自己的產(chǎn)品陣容和應(yīng)用場景，也在產(chǎn)品迭代的過程中積累了大量的IP資源和技術(shù)“know how”，為探尋國產(chǎn)FPGA的差異化創(chuàng)新之路打下了堅實的基礎(chǔ)。安路科技PH1P系列便是國產(chǎn)FPGA廠商厚積薄發(fā)的代表性成果。

作為安路科技鳳凰系列里面的全新系列，PH1P系列FPGA擁有諸多產(chǎn)品優(yōu)勢，圍繞“芯片+EDA+IP”這一用戶熟悉的FPGA功能實現(xiàn)鏈路進(jìn)行了全方位的賦能。

第一個優(yōu)勢體現(xiàn)在芯片的性能和效率上，PH1P系列FPGA基于行業(yè)領(lǐng)先的工藝打造，提供35K、50K、100K LUTs不同等級的邏輯單元規(guī)模。面向工業(yè)控制場景，PH1P系列的部分FPGA型號內(nèi)置RISC-V內(nèi)核MCU，能夠顯著減少邏輯資源的使用，幫助提升相關(guān)方案的開發(fā)效率和性價比。

比如，LED顯示應(yīng)用是PH1P-35器件瞄準(zhǔn)的重要應(yīng)用領(lǐng)域。在構(gòu)建相關(guān)應(yīng)用時，用戶可以將控制協(xié)議的處理、芯片驅(qū)動寄存器映射、校正數(shù)據(jù)點(diǎn)重映射與遷移等任務(wù)，全權(quán)交由MCU處理，不需要再使用邏輯資源來開發(fā)實現(xiàn)。

安路科技研發(fā)部副總經(jīng)理謝丁指出，“PH1P系列部分型號在FPGA器件的內(nèi)部加入了一個完整的MCU子系統(tǒng)，提供了IIC、UART、SPI等豐富的外設(shè)接口，并利用AHB高速總線在MCU與FPGA之間構(gòu)建高效橋接，方便用戶基于這個子系統(tǒng)構(gòu)建應(yīng)用。”

第二個優(yōu)勢體現(xiàn)在IP資源上，PH1P系列搭載了大量的安路科技長期以來積累下來的成熟IP方案，包括：

集成10.3125Gbps HXT(Serdes），傳輸帶寬較競品提升56%；

硬核PCle最大支持Gen3 x4，PCle傳輸帶寬提升了60%；

部分器件合封512Mb或1Gb高速內(nèi)存顆粒；

集成MIPI D-PHY 2.5Gbps硬核以滿足相關(guān)行業(yè)的應(yīng)用。

謝丁稱，PH1P系列是國產(chǎn)FPGA自主創(chuàng)新的先行者，PH1P-35、PH1P-50和PH1P-100三款器件有著清晰明確的市場定位。其中，PH1P-35是針對LED顯示、視頻處理、機(jī)器視覺等領(lǐng)域的客戶痛點(diǎn)所定義的差異化創(chuàng)新器件，提供了大容量的內(nèi)存和高速的接口帶寬以滿足用戶在功能和系統(tǒng)帶寬方面的需求。PH1P-50和PH1P-100會兼容主流的方案，但提供更高性價比的功能體驗：在競品擁有的IP方面，安路科技提供更大帶寬或者更高容量的方案；在競品沒有的IP方面，比如MIPI協(xié)議的硬核，安路科技在深入了解客戶需求之后，也會將這些IP融入安路科技的FPGA產(chǎn)品中，賦能終端方案創(chuàng)新。

從產(chǎn)品的定義不難看出，安路科技PH1P系列是一個全新的產(chǎn)品系列，也是一種全新的產(chǎn)品實現(xiàn)方式。PH1P系列勾勒出一個清晰的FPGA融合創(chuàng)新模式，在這個模式下，安路科技內(nèi)部的SoC架構(gòu)團(tuán)隊、硬件架構(gòu)團(tuán)隊、嵌入式軟件團(tuán)隊和異構(gòu)計算團(tuán)隊等能夠根據(jù)客戶需求，像“搭積木”一樣去構(gòu)建FPGA器件。模式創(chuàng)新的驅(qū)動力來自源源不斷的客戶需求。

第三個優(yōu)勢體現(xiàn)在EDA工具上。安路科技為PH1P系列提供完備的開發(fā)資源支持，包括FPGA EDA工具、SoC集成開發(fā)環(huán)境和demo板等。作為可編程器件，EDA工具對于FPGA開發(fā)而言是重要且必要的，能夠幫助用戶最大限度地發(fā)揮硬件性能，并將用戶做好的設(shè)計燒錄進(jìn)FPGA器件。也可以說，EDA工具的水平?jīng)Q定了FPGA的性能水平。

針對PH1P系列部分FPGA內(nèi)嵌MCU內(nèi)核的產(chǎn)品形態(tài)，安路科技提供 TangDynasty (TD）和 FutureDynasty (FD）兩套開發(fā)軟件。其中，TD軟件是安路科技自主開發(fā)的FPGA集成開發(fā)環(huán)境，支持工業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計輸入，可用于PH1P系列FPGA中邏輯資源端的開發(fā)。如下圖左側(cè)所示，TD軟件提供RTL綜合、門級綜合、布局優(yōu)化、布線優(yōu)化和位流生成這一完整的設(shè)計流程，用戶只需要關(guān)注HDL代碼的輸入以及時序與位置約束，就可以生成匹配對應(yīng)目標(biāo)器件的位流。在器件調(diào)試階段，TD軟件自帶新一代Chip watcher調(diào)試工具，支持靈活的在線和離線調(diào)試，支持源代碼插入、綜合階段網(wǎng)表插入和IP插入等多樣化的信號插入方式。因此，借助TD軟件，用戶可以根據(jù)自己的開發(fā)習(xí)慣快速完成FPGA邏輯端的設(shè)計實現(xiàn)。

安路科技的TD軟件和FD軟件

FD軟件是安路科技自主開發(fā)的面向FPSoC和FPGA內(nèi)嵌MCU的集成開發(fā)環(huán)境。如下圖所示，F(xiàn)D軟件提供工程管理、代碼編輯、程序編譯、代碼調(diào)試等功能。借助FD軟件提供的模板，用戶無需配置參數(shù)就可以構(gòu)建起相應(yīng)的工程，實現(xiàn)RISC-V工程的編譯與調(diào)試。

FD軟件的應(yīng)用框架

謝丁強(qiáng)調(diào)，“TD和FD兩款軟件既可以支持用戶在FPGA邏輯側(cè)與SoC側(cè)分別獨(dú)立開發(fā)，又能在設(shè)計與調(diào)試階段有機(jī)融合。在開發(fā)過程中，兩個軟件能通過一個自動生成的MCU配置文件對IP的時鐘、外設(shè)配置等信息進(jìn)行傳遞與自動匹配；同時，還提供了一個“one-cable”統(tǒng)一調(diào)試平臺，支持用戶使用一套硬件接口方便地對FPGA與MCU分別進(jìn)行調(diào)試。”

從傳統(tǒng)FPGA到FPSoC，再到當(dāng)前發(fā)布的PH1P系列，安路科技作為國產(chǎn)FPGA領(lǐng)域的頭部企業(yè)，身份也在發(fā)生著悄然的變化，完成了從“追隨者”到“引領(lǐng)者”的過渡。PH1P系列詮釋了一種高效靈活的融合創(chuàng)新理念，能夠?qū)PGA帶到更廣泛的嵌入式場景里。

工業(yè)控制方案不再是“三合一”

一顆PH1P就夠了

PH1P系列的發(fā)布及其展示的融合創(chuàng)新能力讓安路科技在未來的FPGA市場競爭中有著巨大的優(yōu)勢，能夠讓FPGA產(chǎn)品更加貼合用戶需求，使得嵌入式終端的差異化創(chuàng)新更加高效。當(dāng)下，高速增長的FPGA市場也能夠進(jìn)一步放大PH1P系列所展示的靈活創(chuàng)新的效果。

根據(jù)市場研究公司Market.Us的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2022年全球FPGA市場收入為65億美元，預(yù)計到2025 年將達(dá)到82億美元，2028年突破100億美元。具體到中國FPGA市場，中研普華產(chǎn)業(yè)研究院在《2023-2028年中國FPGA芯片行業(yè)市場發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)研及投資前景預(yù)測研究報告》中指出，2022年中國FPGA市場規(guī)模為170.3億元，預(yù)計到2025年將增長到332.2億元。

全球FPGA市場收入，圖源：Market.Us

當(dāng)前，工業(yè)應(yīng)用依然是FPGA主要的應(yīng)用方向之一，2022年中國工業(yè)用FPGA芯片的銷售額為53.4億元，占中國FPGA芯片市場份額的31.5%，預(yù)計2023年到2025年這一細(xì)分領(lǐng)域仍將以16.1%的年復(fù)合增長率高速增長。安路科技PH1P系列的發(fā)布進(jìn)一步豐富了該公司工業(yè)用FPGA的產(chǎn)品陣容。

謝耀勇表示，“我們在定義PH1P-35時，主要瞄準(zhǔn)的應(yīng)用方向是LED顯示、視頻處理等典型的工業(yè)控制場景。不過，當(dāng)我們基于PH1P-35和客戶溝通時，更多的工業(yè)應(yīng)用被挖掘出來，一經(jīng)發(fā)布就已經(jīng)成為市場的爆款。尤其是在新興應(yīng)用方面，比如機(jī)器視覺，客戶的反響非常好，幫助他們克服了新興應(yīng)用接口協(xié)議不成熟等一系列痛點(diǎn)。”

除了作為“萬能芯片”的通用性之外，PH1P系列也顯著提升了相關(guān)方案的性價比。傳統(tǒng)工業(yè)控制應(yīng)用的典型應(yīng)用框架是MCU+FPGA+存儲，在這個“三合一”方案里，傳統(tǒng)FPGA產(chǎn)品只是其中的一部分。PH1P系列部分型號由于內(nèi)部集成了MCU硬核和大容量的存儲資源，使得相當(dāng)一部分工業(yè)控制應(yīng)用可以基于PH1P系列打造單芯片的高性價比方案。

“MCU能夠在多種存儲載體上去運(yùn)行程序，當(dāng)在DDR或者LPDDR內(nèi)存運(yùn)行時，能夠支持RTOS等實時操作系統(tǒng)。因此，通過內(nèi)嵌大容量內(nèi)存，PH1P系列豐富了FPGA在工業(yè)控制里的場景。”謝耀勇認(rèn)為，“隨著安路科技接觸的工業(yè)客戶范圍越來越廣，PH1P系列以及后續(xù)的產(chǎn)品將會讓更多的工業(yè)控制應(yīng)用告別‘三芯片合一’的方式，轉(zhuǎn)而采用單芯片方案。這會推動千行百業(yè)里的嵌入式系統(tǒng)硬件架構(gòu)升級。”以總線伺服驅(qū)動器為例，如下圖所示，左側(cè)是傳統(tǒng)多器件在PCB板上集成的案例，右側(cè)則是基于PH1P-35器件單芯片實現(xiàn)的方案。

基于PH1P-35單芯片實現(xiàn)總線伺服驅(qū)動器

PH1P系列上搭載的安路科技IP同樣是提升性價比的有效手段。在工業(yè)相機(jī)應(yīng)用中，MIPI接口憑借效能卓越、兼容視頻數(shù)據(jù)流豐富等優(yōu)點(diǎn)被廣泛采用。不過，正如上文提到的，在傳統(tǒng)FPGA方案中，MIPI接口并不會被集成，用戶需要自己在器件中定義實現(xiàn)，在時序準(zhǔn)確性和協(xié)議復(fù)雜度等方面會遇到很大的挑戰(zhàn)。PH1P-35提供了一個MCU+FPGA+MIPI+大內(nèi)存的領(lǐng)先方案，支持總帶寬最高達(dá)8×2.5Gbps的MIPI DPHY，并可提供CXP、C-link、GE、10GE等IP/參考設(shè)計，顯著提升工業(yè)相機(jī)的開發(fā)效率和性價比。

PH1P-35領(lǐng)先的接口IP資源

當(dāng)前，安路科技FPGA、FPSoC已經(jīng)被服務(wù)器、LED控制器、工業(yè)相機(jī)、伺服驅(qū)動、PLC、運(yùn)動控制器等典型工業(yè)場景用戶廣泛采用，PH1P系列的發(fā)布進(jìn)一步擴(kuò)大了安路科技產(chǎn)品對工業(yè)嵌入式需求的覆蓋。同時，PH1P系列所展示出來的融合創(chuàng)新能力，讓FPGA從“萬能芯片”進(jìn)一步升級為“高性價比萬能芯片”，且具有出色的定制化屬性。針對具體的場景，安路科技PH1P系列讓該領(lǐng)域用戶深信，打造創(chuàng)新方案所需的處理器性能、內(nèi)存資源和IP接口等，都能夠在PH1P系列以及后續(xù)系列上獲取到，不必再消耗邏輯資源去實現(xiàn)。這也正好印證了安路科技對PH1P系列的定義，該系列產(chǎn)品是“更快、更準(zhǔn)、更穩(wěn)、更好”的FPGA解決方案。

安路科技的愿景是立足中國，面向世界，以匠心之志重塑行業(yè)版圖，成為全球可編程邏輯器件一流的供應(yīng)商。經(jīng)過十?dāng)?shù)年的發(fā)展沉淀，當(dāng)前安路科技的FPGA產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、消費(fèi)電子、醫(yī)療設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信、汽車電子等領(lǐng)域。為應(yīng)對日新月異且更具挑戰(zhàn)性的汽車電子應(yīng)用創(chuàng)新，安路科技也在積極完善自己的汽車級FPGA生態(tài)。安路科技能夠為汽車領(lǐng)域用戶帶來車規(guī)級品質(zhì)的FPGA器件，完備的芯片/IP/EDA工具解決方案，以及PPAP生產(chǎn)認(rèn)證等特色服務(wù)，賦能國產(chǎn)新能源汽車在ADAS、ECU、智能座艙和人機(jī)交互等應(yīng)用上的差異化功能創(chuàng)新。

結(jié)語

過去很多年，國產(chǎn)FPGA創(chuàng)新的主流路線是打造對標(biāo)國際廠商的競品，“pin-to-pin”替代是最常用的設(shè)計方式。在這個創(chuàng)新模式下，國產(chǎn)FPGA廠商始終扮演著“追隨者”的狀態(tài)。隨著邊緣計算在嵌入式市場爆發(fā)，替代式研發(fā)的FPGA已經(jīng)不能很好地滿足新興市場需求，國產(chǎn)FPGA亟需破局。

安路科技最新發(fā)布的PH1P系列是該公司厚積薄發(fā)的成果展示，對國產(chǎn)FPGA發(fā)展有積極的創(chuàng)新引領(lǐng)作用。PH1P是一個新的產(chǎn)品系列，也是一種全新的FPGA實現(xiàn)方法，讓FPGA產(chǎn)品研發(fā)更加貼合終端需求，在用戶熟知的“芯片+EDA+IP”設(shè)計模式下，將安路科技自有的、成熟的IP和MCU硬核融入FPGA中，顯著提升用戶的開發(fā)效率。并且，通過內(nèi)嵌大容量的內(nèi)存資源，PH1P系列部分型號讓用戶可以摒棄傳統(tǒng)MCU+FPGA+存儲的“三合一”方案，單芯片就可以構(gòu)建具有差異化競爭優(yōu)勢的工業(yè)控制方案，具有明顯的高性價比優(yōu)勢。

就像謝耀勇所說，PH1P系列對于市場的吸引力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了安路科技初期的設(shè)想，必將成為國產(chǎn)FPGA市場中的爆款。