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决定90%军用电子设备命运的芯片 中国何时能自主

浏览次数: 日期:2016-12-28

相对于广为人知的CPU,FPGA可谓默默无闻。目前,国产CPU已经逐渐代替国外CPU,但FPGA却仍然完全依赖从美国进口,这对中国国防安全是一个非常大的隐患因为如果没有FPGA,90%以上的军用电子设备将成为电子垃圾。

随着PC和智能手机的普及,相信很多人都或多或少了解,什么CPU(中央处理器)和GPU(图形处理器),但你可能不知道,在芯片领域,还有另外一种鲜为人知的芯片FPGA。

这种芯片虽然“曝光率”远远不如CPU和GPU,但其重要性却不遑多让无论是在军事领域,还是民用领域都颇具意义。不仅90%的大型军用电子设备都要用到FPGA,在即将到来的5G通信、物联网、大数据等民用领域,FPGA也有非常大的潜力。
 

而恰恰是这样一款重要的芯片,中国却基本依赖进口,国产FPGA在中国市场的占有率仅为2%,即便是很多军用的高端FPGA,也基本依赖于进口,这究竟是怎么回事呢?

FPGA是什么?

如果用科学术语来正式介绍,FPGA是现场可编程门阵列。用普通人能听懂的话来说,它就是一个允许你在上面编程的芯片。编程完之后,就可以实现一个特殊的硬件加速算法,比如精确制导武器上的地图匹配。
如果还是不懂,没关系,我们举些应用的例子,来看看它能干什么吧。

比如,在军事国防领域,FPGA被运用于航天、航空、电子、通信、雷达、高端波束形成系统等领域,在各种军用电子设备中也经常会有FPGA的身影。

以相位控制电子扫描阵列雷达(相控阵雷达)为例,一个大型相控阵雷达有几千个TR组件(看不懂没关系,知道它是雷达的一个极为关键的部件就行),几个TR组件组成一个小的处理单元对信号进行数模转换和预处理,而每个单元就含一个FPGA芯片。

另外,对夜战非常重要的红外设备也离不开FPGA。美国国防后勤局就曾采购过美国赛灵思公司的FPGA用于监视、侦察和火控系统中红外传感器的数据处理。

除了被广泛运用于军事领域,FPGA芯片在民用市场也颇具潜力,应用场景非常广泛。比如即将到来的5G通信,通信基站其实就是一个小相控阵,这就必须采用FPGA进行数据处理。

现有的通信设备也离不开FPGA,比如前段时间美国制裁中兴通讯,FPGA也位列制裁名单之上,而华为和中兴所需的FPGA大多依赖于从赛灵思和阿尔特拉等美国公司进口。

在医疗领域,FPGA则被用于声波检测仪、CT扫描仪、核磁共振、x射线等各种设备上。在消费品电子、物联网、汽车电子、机器人、数据挖掘、工控等领域,FPGA也扮演着重要角色。随着机器人、无人机、大数据、物联网、无人驾驶、5G通信的兴起,市场前景会越来越好。根据Gartner统计,从2014年到2023年,FPGA的年均增长率达7%。

可以说,几乎你能见到和见不到的大部分电子设备中,都有FPGA芯片这么个玩意儿。
为何研发难度高

目前全球的FPGA市场,基本被前面提到的两家美国公司垄断赛灵思和阿尔特拉。在过去十多年里,英特尔、IBM、摩托罗拉、飞利浦、东芝、三星等其他60多家公司都曾试图涉足FPGA领域,但纷纷惨败。这其中的原因就在于FPGA的进入门槛极高。

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