国产fpga芯片现状

第1篇：国产fpga芯片现状

国产车规级芯片发展现状、问题及建议

摘 要：据Auto Forecast Solutions(AFS)的最新数据显示，因全球“缺芯”加剧，截止8月29日，全球汽车累计减产达688.7W辆，日产、本田、福特、通用等车企相继发布停产或减产计划。面对紧缺的车规级芯片，国内厂商纷纷抢抓机遇，全面布局车规级芯片，以解决关键核心芯片“卡脖子”问题，打破国外垄断局面，全力保障我国汽车产业健康稳定发展。

关键词：车规级芯片 “缺芯” “卡脖子”

1 国内车规级芯片发展现状

全球车规芯片长期被美、欧、日/韩所垄断，受中美贸易冲突、新冠肺炎疫情、自然灾害等影响，已造成瑞萨、意法半导体、德州仪器等车规级芯片厂家出现不同程度停产或减产导致交期延长，当前车规芯片供需失衡，MCU缺货最为严重，交期甚至被拉长至24～30周，Tier1及整车厂均受影响。Tier1厂商如大陆、博世受到不同程度缺芯影响，下游整车厂，日产、本田、福特、通用等车企相继发布停产、减产计划;AFS预测，2021年全球汽车将减产810.7万辆。涨价几乎成了全球芯片行业的主旋律，台积电、三星、联电等半导体巨头再一次集体掀起涨价潮，对国内车厂的供应链管理体系将造成巨大影响。可见，大力发展自主可控的国产车规级芯片具有重大战略意义。

1.1 国产车规芯片发展的重要性

随着传统汽车向新能源汽车和智能网联汽车的发展，电动化、智能化、网联化、共享化的汽车需求更多车规级芯片且算力要求较高。当前，欧、美、日/韩为代表的发达国家分别占据37%、30%和25%的市场，长期垄断车规芯片行业。行业内TOP8企业占据60%以上市场份额，恩智浦、英飞凌和瑞萨名列三强，分别占据14%、11%和10%的市场份额。前瞻产业研究院统计，2020年汽车半导体市场规模约460亿美元，我国自主车规级芯片产业规模仅占4.5%，进口率超90%，核心器件包括MCU、电源、传感器、功率器件等多种芯片。自从汽车进入电控时代，一辆普通汽车至少安装40种芯片(MCU超70颗)，高端车型需安装超150种芯片(MCU超300颗)，且电控汽车具有节能、环保、效率高、噪声低等优点。据盖世汽车的数据，自2015年来，IEC(传统内燃机汽车)半导体单车价值增长23%，从338美元提升至417美元，而新能源汽车、自动驾驶汽车也带来全新增量机会。据盖世汽车统计，2019年MHEV(轻型混动车)单车半导体价值531美元，PHEV(插电混动车)为785美元，BEV(纯电动汽车)为775美元。

发展国产替代自主可控的车规级芯片，是保证汽车电子系统高安全、高可靠的重要关键核心。我国车规级芯片严重依赖欧美等海外市场，车规级芯片的供应链产业链的安全性、可靠性将直接影响我国汽车电子产业的发展;MCU是车规级芯片紧缺最严重的芯片，目前国产MCU厂商在汽车领域应用尚不多，且需通过严格的认证，如可靠性标准AEC-Q100、质量管理标準ISO/TS 16949、功能安全标准ISO 26262等。消费类芯片可容忍的产品寿命设计约2～3年，车规级芯片需10～15年;一款芯片通常需要2～3年完成车规认证后才能进入车厂供应链，一旦进入，一般要拥有长达5～10年的供货周期。一旦车规级芯片出现“缺芯”、断供等风险，将直接损害我国汽车电子产业健康发展。

1.2 国产车规芯片发展的可行性

三足鼎立，群雄逐鹿，汽车电子已成一条绕不开的赛道。过去几十年里，传统车企始终牢牢掌握汽车行业的话语权，但在一年前，国内新能源汽车赛道出现三类大玩家，一类是以理想、蔚来和小鹏为主的造车新势力;一类是以吉利、比亚迪、长城为主的传统民企;一类是以一汽、东风、长安等为主的国企。近期以华为、阿里、百度等为首的“造车新势力”加入新能源汽车行业，动作频频，或发布新车或公布汽车智能化解决方案，随着互联网、手机等行业巨头的参与，新能源汽车行业势必将掀起一场巨浪。

国家部委强烈支持车规级芯片产业发展。针对汽车芯片供应紧张问题，2月26日，工信部电子信息司和装备工业一司主办了汽车半导体供需对接专题研讨会，并发布《汽车半导体供需对接手册》，旨在解决汽车半导体的供应短缺问题。同日，科技部部长王志刚表示，将主要聚焦集成电路、软件等领域的一些关键核心技术和前沿基础研究，利用国家重点研发计划等给予支持。3月1日，工业和信息化部总工程师、新闻发言人田玉龙表示，芯片产业需要在全球范围内加强合作，共同打造芯片产业链。3月24日，工信部党组成员、副部长辛国斌指出，“汽车芯片是关乎产业核心竞争力的重要器件，需要统筹发展和安全，坚持远近结合、系统推进，提升全产业链水平，有力支撑汽车和半导体产业高质量发展”。3月29日，针对近期汽车显示屏供应短缺的最新情况，装备工业一司、电子信息司提出，汽车协会和液晶协会要搭建供需对接平台，汽车企业和显示屏企业要建立战略合作关系，双方加强协同，努力缓解汽车显示屏供应紧张问题。

以车企车规芯片国产化需求为牵引，依托国产半导体产业基础，大力发展国产车规级芯片。我国巨大的汽车市场为车规级芯片发展提供重大机遇，据统计，2020年全球汽车销量为7680万辆，国产汽车销量为2531万辆，占比接近33%，庞大的汽车市场将催生海量的汽车芯片需求。比亚迪、吉利、上汽、长安等整车及设备厂商已有车规级芯片国产化需求，将牵引国内汽车电子产业发展。国内车规级芯片厂商已具有一定产业基础， MCU领域的兆易创新、北京君正、全志科技、中颖电子等，IGBT领域的比亚迪半导体、中车时代电气、斯达半导、士兰微等，MEMS领域的韦尔股份等，封测领域的长电科技、华天科技、通富微电等。国内车规级芯片厂商基本具备车规级芯片的材料、设计、制造、封测、设备等全产业链服务平台，形成了一定的产业基础，但在部分高端材料、EDA工具及IP、高端工艺、制造设备等方面仍存在短板。同时国家大基金(一期募资1387亿元、二期募资2000亿元)大力支持中国发展集成电路产业的发展，支持集成电路龙头企业做大做强，私募资本也闻风而来。因此在国家政策的支持下，通过加大国有资本和社会资本的投入，依托国内半导体产业基础，大力发展国产车规级芯片具有十分的可行性。

2 国内车规芯片发展存在问题

中国是全球最大的单一汽车消费市场，电动化、智能化、网联化、共享化的发展趋势将推动国内车规级芯片的数量猛增，国产化车规级芯片已有一定的产业基础但仍存在一些问题：

2.1 国内车规芯片产业链分散、产品种类分散，使得国内车规级芯片企业难以发展壮大

国外车规级芯片龙头企业多采用IDM模式，集芯片设计、制造、封装、测试等全产业链一体化，芯片产品线丰富，功能覆盖面广，能够为客户提供多样化、系统化的解决方案，如英飞凌车规级芯片多达2000多种，广泛应用于车身控制、自动驾驶控制、视觉传感等领域。国内大部分车规级芯片公司多采用Fabless(无工厂芯片供应商)或Foundry(代工厂)模式，规模较小、产业分散，技术和资金难以形成合力。目前国内通过车规级认证的芯片企业及芯片产品均较少，其稀疏的芯片产品线也难以为客户提供完整的解决方案。

2.2 车规级芯片的特殊技术、工艺要求挡住厂商进入车企的步伐

一是车规级芯片比消费级芯片的技术门槛要求更高，需满足温度、振动、电磁干扰、长使用寿命等要求，还要通过可靠性标准AEC-Q100、质量管理标准ISO/TS 16949、功能安全标准ISO26262等严苛的长周期认证，大部分芯片企业尚不具备转型进入能力;二是微控制器芯片、功率半导体芯片、模拟芯片等车规级芯片一般采用40nm、55nm等制造工艺，工艺先进性不足，芯片企业难以产生转型进入的动力;三是车规级芯片具有种类多、用量小、单价低的特点，短期内难以形成规模效应和高额利润。

2.3 下游企业拉动不足、车规级芯片国产化率低，国内汽车供应链自主可控能力不足

一方面，传统汽车领域一级系统供应商与二级芯片供应商开发协同效应显著，供应链格局较为稳定，新兴企业难以跻身。国内车规级芯片厂商应用规模小，无法实现自我造血，也无法在整车应用中检验芯片性能，制约芯片的迭代升级。另一方面，汽车行业为快速推出高性能换代产品，普遍倾向采购国外先进芯片产品，导致国内同类芯片失去机会。

3 国内车规级芯片发展建议

为了助推国内车规级芯片大力发展，解决国内车规级芯片产业发展中产业链供应链的稳定性和安全性问题，提出以下几点建议：

打破传统供应链层级，构建产业发展“芯”生态。通过需求端和供给端深度融合，依托市场需求，针对急需且技术门槛较低的芯片，优先开展国产替代，解决短期内芯片供应不足问题，同时不断提升国内车规级芯片能力建设;针对高门槛芯片，设立整车、系统、零部件、芯片等重大联合攻关专项;鼓励整车企业联合投入或建立产业联盟，分梯次梳理汽车行业中长期车规级芯片需求，引导芯片企业有针对性的开展研发制造;出台产业引导相关政策，针对使用国产化芯片的整车企业开展“首台套”补贴等制度，带动产业链上游发展，加强产业链上下游间耦合度，构建产业发展“芯”生态。

依托国内功率器件和SOC芯片产业基础，围绕重点优先发力。国内功率器件领域具备一定技术积累和市场规模，应加大推广力度、扩大市场占有率;智能汽车快速发展，国内在高算力計算芯片、车规级通讯芯片等领域起步早、技术成熟度高，具有先发优势，应加大产业扶持力度，培育龙头企业;加快智能汽车产品转型升级，整车企业与国内芯片企业强强联合，积极谋划布局下一代国产车规级芯片。

抢抓新兴市场机遇，持续做强做大龙头企业。通过收购兼并、互补融合等举措快速提升行业核心竞争力，推动符合车规级芯片制造企业的产线改造和能力提升，探索建立IDM生产模式，打造行业龙头企业。加强产学研用协同创新，把技术创新突破与市场规模效应有机结合;加大研发投入，挖掘和转化高校及科研院所的先进科研成果;加强知识产权布局，加大高校、科研院所对集成电路人才的培养和车规关键核心技术攻关，鼓励具备先进技术的企业优先发展;打造国家级车规测试验证平台，建立健全车规级芯片的标准法规技术体系和认证体系。

4 总结

面对全球车规级芯片“缺芯”的局面，大力发展自主可控的国产车规级芯片既是机遇也是挑战。虽然国产车规级芯片的产业发展存在不少短板，在供应链的稳定性和安全性方面存在较多风险等问题，但是在国家部委的强烈政策支持下，依托国内半导体产业基础，通过建立健全车规级芯片的标准法规技术体系和认证体系、建立健全国内车规级芯片的供应链产业链的保护机制、加强核心技术联合攻关等手段，发展国产车规级芯片，定要沉下心志、耐住寂寞、保持定力，才能为中国汽车产业平稳健康发展提供有力支撑。

参考文献：

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[10]汽车“芯”问题[J].汽车观察.2021(05).

[11]全球车企都“芯荒”[N].吕江涛.中国经济周刊.2021(07).

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[13]对汽车芯片供应短缺的分析[J].夏梦阳.智能网联汽车.2021(02)：72～73.

[14]“缺芯”漫延下的汽车业何去何从?李永钧.重型汽车.2021(02)：3～4.

[15]我国急需打造自主汽车芯片创新生态[N]. 原诚寅，郑金武.中国科学报(中央级).2020-10-29.

作者：武亚恒　张弘　胡凯　吴志玲　许江华

第2篇：国产芯片的替代之路

在美国对中国半导体行业发展进行限制的背景下，国产芯片替代的需求愈加强烈，半导体行业迎来快速发展期。

芯片制造是全球半导体产业发展新的战略高地。当前，美国及其伙伴国将一些关键材料、生产装备列入管制清单，危及我国半导体产业和相关工业体系的安全，实现我国先进半导体材料、辅助材料、关键技术、重要装备等的自主可控刻不容缓。10月14日下午，在集成电路产业分展分论坛上，与会的青年企业家代表与嘉宾就“国产芯片的替代之路”话题展开热烈的探讨。湖杉资本创始人、CEO苏仁宏作了主旨演讲，他详细介绍了国内半导体产业的现状，分析了半导体行业的发展脉络和未来发展趋势，从数据到实例，让与会者充分了解中国半导体行业的投资新机遇。

半导体产业现状与未来

在美国对中国半导体行业发展进行限制的背景下，国产芯片替代的需求愈加强烈，半导体行业迎来快速发展期，引领的新技术为5G、新能源汽车、智能技术应用等带来新的发展机遇，从而带动相关产业升级。

由于市场需求强烈，中国半导体行业快速增长，是目前中国少数几个年增长20%以上的行业之一，未来5年复合增长率超过20%，远超全球平均3%～5%的增长水平。中国是近10年全球半导体市场规模增长最快的地区。但是，半导体芯片设计国内自主供给率仅有30%，因此国产化需求强烈。2016年，我国集成电路消费市场规模为11986亿元，但集成电路产业销售规模仅为4366亿元。

中国半导体产业链中，积累的优势主要在于半导体设计应用上。这是产业升级、新技术要素带来的机会。

在通信领域，每10年进步一代际，如今中国的5G技术引领了10年的产业革命。中国半导体设计在通信领域拥有很强的比较优势，其中一个重要原因是，与之相对应的应用端和市场也在国内。

在如今越来越依赖半导体芯片设计的智能汽车领域，也有这样的特点，但不同的是，国内汽车产业中给设备厂商供货的一级供应商（Tier1，Tier One）并不多。华为因其在通信、半导体设计、大数据、人工智能等方面的技术优势，成为目前国内为数不多的汽车产业Tier1之一。尽管国内Tier1并不多，但由于在汽车产业应用市场上拥有优势，因此汽车产业中的半导体芯片设计未来将会出现可观的成长。

总的来说，增量市场方面，5G、新能源汽车等将拉动半导体产业高速成长。

中国半导体产业的现状主要呈现以下四个特点：第一，市场驱动仍是中国半导体产业当前发展的主导动力;第二，通信、工业、汽车等领域国产芯片替代将带动中国半导体产业进入新的发展阶段;第三，半导体行业特点是小、散、多;第四，行业中，格科微、矽力杰、晶丰明源、思瑞浦、卓胜微等细分龙头逐渐形成。

尽管中国半导体产业已经获得长足的进步，在应用驱动的数字芯片、AC-DC、DC-DC、LED驱动、电机驱动、PLC、高速接口、信号链、射频开关、功放、TVS、功率器件等方面已出现具有国际竞争力的公司，但中国在GPU、CPU等存储体系以及FPGA等核心组件和主要生产链条方面，依然高度依赖进口。

目前，全世界都“缺芯”。这并不是“炒”芯炒出来的，而是和芯片的制造周期有关——投入、技术研发都有周期。像台积电这样的芯片公司每年的研发费用都是以百亿美元计的。

虽然有诸多困难，但机会与之相伴相生：一是国家政策、资本市场、产业发展需求、全球产业链再分工等核心因素助推半导体及周边产业将在未来10年呈现高速发展，市场普遍预计半导体一级市场的火爆会持续至少5年以上。二是海外芯片行业离职潮将会带起一波创业潮。国际半导体大厂为了维持市场地位和增长，加速整合，引发了离職潮，很多人才回国或自己创业。除此以外，还有一些国内大公司高管、政府领军人才、科研院所技术人才，甚至半导体投资人加入半导体创业大军。我投资半导体业的一大感受是目前半导体人才比10年前好太多，而且创业者的水准和素质也比10年前好很多，很多人都带着资源创业，而且资本非常多，激发了创业热情，给了“中国芯”更多机会。显然，市场也更需要专业、专注的产业资源背景创投基金。

在芯片领域，人才是第一位的。但这也会带来芯片产业中人才成本高企的问题。大家现在都有一个感受，就是“造芯”很贵，可能会影响到投资人的投资决策。但是不管怎么说，芯片制造有一个周期，可能5年，也可能10年，或者更长。

对于行业未来的判断，我认为今后中国的前十大芯片公司可能都是系统公司，云端芯片的模式是“自研+大厂定制”为主。目前诸多创业公司开始去思考如何应用现有的工艺制程，减少资本的投资来获取高性能计算（HPC），这是一个非常正确的方向，而要做到这一点就要多跟系统公司探讨。

未来10年，芯片产业链将重构，传统的模式越来越没有效率。今后产业的价值是芯片+云+数据，因为今后的世界主要是芯片、云和数据所构建的世界。

观点集锦

尚跃（上海聚跃检测技术有限公司总经理）：芯片国产化是一定要走下去也必须走下去的一条路。走好这条路主要有三点：第一，利用好相关政策，以各项优惠倾斜政策促进企业加大研发投入，推动行业高技术研发的快速攻关;第二，培养好集成电路相关人才，加大高校基础科学和微电子等专业的招生力度，改变目前人才奇缺的现状;第三，企业和行业自身要在发展中弥补国内供应链和产业链的不足，在政策引导下，形成良性的行业竞争环境，以加快集成电路新技术的投资研发步伐。

周伊凡（合肥海图微电子有限公司董事长）：海图微电子是应对美国“芯片禁令”而诞生的一家企业。当企业核心业务——高速摄影中的CIS芯片（摄像头产品的核心芯片，决定着摄像头的成像品质）全面被禁，我们便自力更生，从零开始，招揽全球人才，进入CIS芯片设计制造领域。尽管CIS芯片的应用场景广泛，涉及手机、汽车、安防、医疗等领域，前景广阔，但不得不承认的是，国内这一领域和国外顶尖技术相比，还有一定的差距。相信在我们齐心协力、共同努力的背景下，一定能解决行业的痛点和难点。

傅志伟（徐州博康信息化学品有限公司董事长）：全面的芯片国产化替代是极其困难的，其中涉及的产业链是一个庞大的体系。所有领域都实现国产化替代很难，但可以在其中一些关键的具体细分层面实现替代。目前业内有一种声音是，产业链中有一些关键的、用量不大、没有被完全限制的领域，如光刻胶，可以不用费力地“突围”。然而一旦这些领域被“卡脖子”，就会使整个芯片制造处于停产的状态。所以无论是从业者，还是投资人，面对芯片制造时，都要有足够的耐心，因为这是一个漫长的过程，不可能一蹴而就，更无法“赚快钱”。

康立忠（苏州金宏气体股份有限公司副总经理）：芯片制造过程中，不仅需要用到光刻机、蚀刻机、光刻胶、硅片等核心设备或材料，而且还需要用到一种特殊气体，业内称之为电子特气。金宏气体就是芯片产业中从事电子特气研发制造的。由于会影响到集成电路的性能、集成度、良品率等关键指标，所以电子特气对纯度的要求极高。而较大的工艺难度，又导致电子特气成为成本占比仅次于硅片的第二大材料。随着芯片制程的微缩，半导体生产对电子特气的纯度提出了更高的要求，这进一步加大了中国企业在高端电子特气领域打破海外垄断的难度。

作者： 宦菁

第3篇：光通信器件：加大芯片研发投入提高核心器件国产化率

产业发展现状

1产业现状

根据咨询机构Ovum数据，2015-2021年，全球光通信器件市场规模总体呈增长趋势。预计2020年收入规模将达到166亿美元。其中，电信市场和数据通信市场对光通信器件的需求保持稳定的增长，而接入网市场需求趋稳。与设备、光纤光缆市场相比，光通信器件领域还处在充分竞争时代，由于很多光通信器件企业都是在某一细分领域精耕细作，造成了厂商众多、集中度低的市场格局，市场份额也相对分散。

从产品技术看，全球主要光器件厂家均积极布局有源光芯片、器件与光模块产品，并达到100Gb/s速率及以上的水平。国内企业在无源器件、低速光收发模块等中低端细分市场占有率较高，但在高端有源器件、光模块方面的提升空间还很大。此外，数据中心市场拓展成为众多光器件厂商的共同选择。

从盈利能力看，光通信器件行业本身在整个产业链中的盈利能力是最低的，再加上国内企业集中在中低端产品，盈利水平更是不乐观。这使得国内大部分厂家无法投入更多资金用于高端产品的技术研发，难以实现健康可持续发展。

我国光通信器件市场规模在近几年与全球保持相同的增长趋势，中国光通信器件市场约占全球25%～30%左右的市场份额。然而，尽管我国拥有全球最大的光通信市场、优质的系统设备商，但是我国光通信器件行业在全球所占份额与现有资源并不相匹配。

我国光通信器件厂商以民营中小企业为主，大多没有其他业务支撑，规模普遍较小，企业群体不够强壮，在自主技术研发和投入实力方面相对较弱，主要集中在中低端产品的研发、制造上，核心基础光通信器件研发生产能力薄弱。

从市场占比分析，中國企业实力偏弱，全球光通信器件市场占有率前十名企业中仅有一家中国企业。

根据咨询机构以及行业供给情况给出的光收发模块、光芯片、电芯片国产化率测算数据，10Gb/s速率的光芯片国产化率接近50%，25Gb/s及以上速率的国产化率远远低于10Gb/s速率的产品，国内供应商除了可以提供少量的25Gb/sPIN器件和APD器件外，25Gb/sDFB激光器芯片则刚刚完成研发。25Gb/s速率模块使用电芯片基本依赖进口。

从产品技术分析，当前全球光通信行业的高端器件产品几乎全部由美日厂商主导，且出现供不应求的局面，而国内基本属于空白，或处于研发阶段。

从核心芯片能力分析，国内企业目前只掌握了10Gb/s速率及以下的激光器、探测器、调制器芯片，以及PLC/AWG芯片的制造工艺以及配套IC的设计、封测能力，整体水平与国际标杆企业还有较大差距，尤其是高端芯片能力比美日发达国家落后1～2代以上。而且，我国光电子芯片流片加工严重依赖美国、新加坡、加拿大、德国、荷兰等国家和我国台湾地区，使得关键技术大量流失。由于缺乏完整、稳定的光电子芯片、器件加工工艺平台以及工艺人才队伍，国内还难以形成完备的标准化光通信器件研发体系，导致芯片研发周期长、效率低。

2.存在问题与挑战

(1)国内光通信器件供应商以中低端产品为主，同质化竞争严重，产业环境有待改善。通过近些年发展，国内厂家在封装技术上取得长足进步，但是国内光器件厂家多集中在技术成熟、进入门槛不高的中低端产品，以组装代工为主，产品附加值不高，同质化严重。即使目前国内厂家能够在中低端产品市场占据主导地位，产能满足国内市场需求并达到出口，但是低价薄利使大部分厂家更加注重企业的短期盈利，无法投入更多资金用于研发周期长、回报慢的高端产品技术研发。

(2)高端芯片器件自给能力有限，已成为中国系统设备厂商的瓶颈，国内核心技术能力亟待突破。目前高端光通信芯片基本被国外厂商垄断，国外大厂占据了国内高端光芯片、电芯片领域市场的90%以上份额。以近年来网络中大规模进行部署的高端100G光通信系统为例，其中的可调窄线宽激光器、相干光发射/接收芯片、电跨阻放大芯片、高速模数/数模转化芯片、DSP芯片均依赖进口。

光通信器件的核心是芯片，但芯片一直是整个中国制造的短板。目前，国内只有少数供应商涉足10Gb/s及以下速率的产品，25Gb/s产品还处在送样阶段。在高速模数/数模转化芯片、相关通信DSP芯片以及5G移动通信前传光模块需要的50Gb/spAM-4芯片上，还没有国内厂家能够提供解决方案。

(3)产业链加速整合，国内厂商垂直整合能力较弱。光通信属于垒球化竞争异常激烈的产业，光纤光缆和系统设备两个领域已进入寡头竞争阶段，光通信器件领域则还处在完全竞争时代，市场份额分散。巨大的成本压力以及充满挑战的市场环境使光通信器件行业的厂商加速重组整合，国外厂商通过收购与兼并等方式不断进行产业链拓展，成功地完成技术与业务转型，使其产品覆盖光器件、光模块领域的几乎所有环节，把握产业链条的每一个环节，牢牢占据产业链的高端。

尽管近年来国内大型光模块企业也有不少并购动作，但更多的中小规模厂商仍然欠缺资本运营能力与人才引进力度，导致创新能力不足，在产品系列的完备和高端产品的开发能力等方面尤为欠缺。

(4)标准、专利等软实力建设意识、能力不足，亟待提升原创能力与国际话语权。在光通信器件与模块的国际标准制定中，一直以来很少见到中国企业的身影。近两年国内企业也逐步意识到参与国际标准制定的重要性，逐渐能够在最新标准中见到国内企业的参与，这是一个很好的开端。但从参与者到制定者，还有很长的路要走。

(5)光通信器件产业依赖的配套行业基础薄弱，需要国家支持。光通信器件产业发展严重依赖于先进测试仪表、制造装备等基础性行业能力。国内仪表装备厂商基本从事低端设备的开发，精度高、自动化程度高的设备大都严重依赖进口，光通信器件企业固定资产投资负担重。而且产业安全也存在问题。

发展思路及目标

1.发展思路

(1)改善企业生存环境，营造良性产业生态。目前，光通信器件产业在整个通信产业链中处于相对弱势地位，产业生态环境欠佳，影响企业自身造血能力，不利于前沿技术研究，不利于产业可持续发展。需要继续加强信息基础设施建设投入，并统筹产业布局，优化产品结构。

(2)攻关高端芯片/器件，保障供应链安全。目前，高端光芯片、模块、器件严重依赖进口，发展受到制约。国内的产学研没有形成面对产业需求的创新合力，高校和研究所偏离产业的现实需求。应健全以企业为主体、市场为导向、政产学研用相结合的产业技术创新体系，着力突破重点领域共性关键技术，加速科技成果转化为现实生产力。

(3)加强国际市场，推动产业向国际化发展。目前，光通信器件产业对国内市场的依赖较大，国际化空间有待拓展，而且面临贸易、安全、专利等多重挑战。需借助国家“一带一路”倡议，积极培育亚洲、非洲的光通信市场，促使其加强网络建设投入，并且通过国外建厂实现国际化生产，通過国外建设研究中心实现国际化研发。

(4)重视发展趋势，着眼长远发展，超前规划布局。遵循科技创新与市场发展规律，着眼长远发展，超前规划布局。重视基础研究，通过原创性、基础性、先导性技术的突破，加大投资保障力度。

2.结构调整目标

进行产业结构调整布局，加强对创新技术与产品的优化与引导，并适当引入国际化运营经验，增强行业的综合实力。

(1)产品由低端走向高端——以市场为导向，优化产品结构。我国光通信器件企业在接入网领域无论是产业规模还是技术均处于世界领先地位，但是接入网产品属于中低端产品。在传输和数据通信领域，我国企业的产品技术水平仍处于较落后状态。依据未来市场发展趋势，我国光通信器件企业应重点加强100Gb/s光收发模块、ROADM产品、高端光纤连接器、10Gb/s与25Gb/s激光器、配套集成电路芯片的研发投入与市场突破，并争取尽快扩大产业规模、早日摆脱对国外供应商的依赖。并且在下一代400Gb/s光收发模块产品、硅光集成领域加大投入、加快研发进度，争取跟国际一流厂商处于并跑状态。

(2)技术由组装走向核心芯片——补齐上游短板，夯实产业基础。光收发模块的核心技术在于光电子芯片。我国大多数光通信器件和模块企业依靠中国较为低廉的人工成本和进入门槛较低的封装技术在市场上生存。随着中国人工费用的上升和国外智能制造技术的发展，若使国内光器件企业拥有长远发展能力，必须建立自己的光电子芯片研发和制造能力，包括激光器芯片、光探测器芯片、集成电路芯片、光子集成芯片。

光电子芯片产业是整个信息产业的核心部件与基石，芯片行业进入壁垒高、投入大、研发周期长，难度大，尤其是芯片的材料生长、芯片设计、芯片工艺经验积累，迫切需要国家整台国内的产学研融资源，解决行业共性技术、关键技术瓶颈，确保在2022年中低端光电子芯片的国产化率超过60%，高端光电子芯片的国产化率突破20%。

(3)市场从国内走向国际——发挥产业链下游优势，拓展新兴市场。充分利用低成本和集成能力，发挥我国在产业链下游系统设备、运营商环节已有的优势，积极向新兴市场拓展，持续扩大产业规模。积极培育亚洲、非洲的光通信市场，在“一带一路”倡议中更重视信息基础设施建设，促使其加强网络建设投入，带动光通信器件市场需求。与政府形成合力，冲破西方在贸易、安全、知识产权等多方面所设置的针对中国的竞争壁垒，促进国产系统设备进人发达国家市场。

(4)培育龙头领军企业和新兴中小企业——壮大薄弱环节产业群体。培育龙头领军企业，在核心技术开发、标准制定等多方面带动产业做大做强。培育具有原创核心技术和自主知识产权的新兴中小企业。在政策、资金等资源上予以倾斜，强调比较优势和差异化竞争。强化全球资源整合能力，支持企业在供应链、战略方向与资源布局上合作，有效利用全球各地区的资源。争取2020年有2到3家企业进入全球光通信器件前十强，并且在核心技术能力上接近、部分领域超过行业标杆企业。2022年国内企业占据全球光通信器件市场份额的30%以上，有1家企业进入全球前3名。

(5)推动上下游产业链互联互通——规范产业环境，构建产业生态。传统封闭的产业生态体系限制了创新，融合变革形势下，竞争日益需要综合性资源与能力，构建开放的产业生态系统。我国光通信器件产业更应加强上下游联动，一方面，推动国内系统设备厂家优先选用国产光器件，充分发挥国内市场、优质设备商的带动作用;男一方面，产业链上下游可以共同开展技术研发，建立测试平台，共同培育应用生态，参与国际标准制定，从而共同提升主导能力。

3.技术创新目标

(1)搭建产业技术协作与创新平台，构建长效的创新发展机制。加快信息光电子国家制造业创新中心建设，发挥行业骨干企业主导作用，有效整合国内外各类创新资源，建立联合开发、优势互补、成果共享、风险共担的协同创新机制;开展产业前沿技术研究与共性关键技术研发，突破产业链关键技术与共性技术供给瓶颈;促进科技成果商业化应用，打造多层次人才队伍;支撑新一代信息技术产业发展，带动相关产业转型升级。

(2)加强核心有源激光器、硅基光电子芯片及上游关键材料等设计、制造工艺平台建设与工艺人才培养。我国的半导体激光器产业化水平是光通信产业链中最薄弱的环节，高端激光器芯片(主要指25Gb/s以上)几乎全部依赖进口。25Gb/s激光器芯片、硅基100Gb/s和200Gb/s相关光收发芯片、WSS芯片以及配套的半导体集成电路研发所需要的，可工程化的Ⅲ-V族材料工艺、硅基光电子工艺平台能力，是制约国内企业与研究机构在核心芯片上快速创新的瓶颈，也是制约国产芯片大规模应用的主要瓶颈。需要通过搭建共性技术研发平台、加大人才的储备、引进海外高端人才等方式加快补齐短板。

(3)突破高密高速等集成封装与测试工艺，实现高端产品产业化。围绕宽带中国、中国制造2025以及5G移动通信项目，重点攻关高密、高速、可调等高端光电子器件产品的封装工艺技术，解决异质材料光波导间的阵列耦合设计与工艺技术、异质材料间的高速电信号匹配与高速封装工艺技术、Ⅲ-V族器件与硅基器件的高性能集成、光波导间低损耗、低回损耦合技术等封装技术问题。以优势企业为主体，尽快推出光传输网络用的100Gb/s和200Gb/s相干光收发模块和ROADM产品，数据中心用200Gb/s和400Gb/s光收发模块，以及5G移动通信用的工温25Gb/s光收发模块等，并形成规模化量产，支持国家重大工程的实施。

(4)完善技术标准、知识产权体系建设。建立完善的光通信系统及光通信器件标准体系，鼓励科研院所、企业积极参与提交国际和国内技术标准标准草案，深入参与国际标准化工作、加强行业协会的团体标准建设，推动自主知识产权成果转化为国际标准。加强光通信器件专利申报，确保專利申报数量与美日差距缩小，提升专利质量，建立国内专利池，在国际竞争中形成合力。

政策建议

1.国家加大对光电子芯片共性关键技术的研发资金支持。迅速提高核心器件国产化率。培育具有国际竞争力大企业

制定并出台具体的支持政策，并加大中央财政投入力度;设立国家信息光电子产业创新中心与发展基金，扶持我国光通信器件领域的若干示范企业，推进拥有核心技术的初创企业产业化，促进企业尽快完成转型升级。

争取光电子企业享有与集成电路企业相同的产业政策、税收政策和人才政策。

推进企业整合，优化企业结构，提高企业集中度，形成3到5家符合国家战略的、重大技术工艺发展方向的行业龙头企业，以适应长期发展新形势和国际市场竞争的需要。推进政、银、企大力协同，调动、引导、挖掘相关资源，广泛建立银企金融台作的项目开发平台。

2.优化光电子产业生态。加强国际合作。迅速提升集成光通信器件能力

整合产业中分散化的研发力量，完善创新体系与产业生态环境。重点建立光电子芯片公益性加工平台，为高端光电子芯片研发和生产提供技术支撑和服务。建立光通信器件设计和制备技术标准化体系，增强产业群体国际语权。

鼓励企业扩大国际合作，整合并购国际资源，设立海外研发中心，积极拓展国际市场。优化环境，大力吸引国外资金、技术和人才，承接国际高端产业转移，吸引外资企业在国内建设研发中心、生产中心和运营中心。鼓励在华研究机构加大研究投入力度和引进高端研发项目，推动外资研发机构和本地机构的合作。充分利用欧美国家在光子集成芯片等高端光通信器件方面的技术优势，实现我国光通信器件跨越发展。

3.加强产学研合作。构建长效的战略创新、产业发展与人才培养机制

充分发挥企业在市场需求引领、提炼技术问题、产业化推广、组织效率等方面的优势;充分发挥高校和研究所在前期科研积累、人才聚集、前沿探索等方面的优势，整体团队做到优势互补。力争探索出一条产学研协同创新的典范之路，不仅产生高水平的学术成果，同时也让成果落地、形成生产力，改变过去科研成果转化不力的局面。

完善科技创新激励机制，提高专业技术人才自主创新和参与科研成果产业化的积极性和主动性。建立和完善产学研合作的人才培养模式。提高企业教育和培训经费提取比例，完善继续教育和在制培训机制，优化教育学科配置，完善产业后备人才队伍建设。

第4篇：FPGA芯片配置总结

[日期:2010-05-22 ] [来源:本站编辑 作者:佚名] [字体：大 中 小](投递新闻)

1.FPGA器件有三类配置下载方式：主动配置方式(AS)和被动配置方式(PS)和最常用的(JTAG)配置方式。

AS由FPGA器件引导配置操作过程，它控制着外部存储器和初始化过程，EPCS系列.如EPCS1,EPCS4配置器件专供AS模式，目前只支持Cyclone系列。使用Altera串行配置器件来完成。Cyclone期间处于主动地位，配置期间处于从属地位。配置数据通过DATA0引脚送入 FPGA。配置数据被同步在DCLK输入上，1个时钟周期传送1位数据。(见附图)

PS则由外部计算机或控制器控制配置过程。通过加强型配置器件(EPC16，EPC8，EPC4)等配置器件来完成，在PS配置期间，配置数据从外部储存部件，通过DATA0引脚送入FPGA。配置数据在DCLK上升沿锁存，1个时钟周期传送1位数据。(见附图)

JTAG接口是一个业界标准,主要用于芯片测试等功能,使用IEEE Std 1149.1联合边界扫描接口引脚，支持JAM STAPL标准，可以使用Altera下载电缆或主控器来完成。

FPGA在正常工作时，它的配置数据存储在SRAM中，加电时须重新下载。在实验系统中，通常用计算机或控制器进行调试，因此可以使用PS。在实用系统 中，多数情况下必须由FPGA主动引导配置操作过程，这时FPGA将主动从外围专用存储芯片中获得配置数据，而此芯片中fpga配置信息是用普通编程器将设计所得的pof格式的文件烧录进去。专用配置器件：epc型号的存储器

常用配置器件：epc2,epc1,epc4,epc8,epc1441(现在好象已经被逐步淘汰了)等

对于cyclone cycloneII系列器件,ALTERA还提供了针对AS方式的配置器件,EPCS系列.如EPCS1,EPCS4配置器件也是串行配置的.注意,他们只适用于cyclone系列.

除了AS和PS等单BIT配置外，现在的一些器件已经支持PPS，FPS等一些并行配置方式，提升配置了配置速度。当然所外挂的电路也和PS有一些区别。 还有处理器配置比如JRUNNER 等等，如果需要再baidu吧，至少不下十种。比如Altera公司的配置方式主要有Passive Serial(PS),Active Serial(AS),Fast Passive Parallel(FPP),Passive Parallel Synchronous(PPS),Passive Parallel Asynchronous(PPA),Passive Serial Asynchronous(PSA),JTAG等七种配置方式，其中Cyclone支持的配置方式有PS，AS，JTAG三种.

2 对FPGA芯片的配置中，可以采用AS模式的方法，如果采用EPCS的芯片，通过一条下载线进行烧写的话，那么开始的"nCONFIG,nSTATUS"应该上拉，要是考虑多种配置模式，可以采用跳线设计。让配置方式在跳线中切换,上拉电阻的阻值可以采用10K

3,在PS模式下tip:如果你用电缆线配置板上的FPGA芯片,而这个FPGA芯片已经有配置芯片在板上,那你就必须隔离缆线与配置芯片的信号.(祥见 下图).一般平时调试时不会把配置芯片焊上的,这时候用缆线下载程序.只有在调试完成以后,才把程序烧在配置芯片中, 然后将芯片焊上.或者配置芯片就是可以方便取下焊上的那种.这样出了问题还可以方便地调试.在AS模式下tip: 用过一块板子用的AS下载，配置芯片一直是焊在板子上的，原来AS方式在用线缆对配置芯片进行下载的时候，会自动禁止对FPGA的配置，而PS方式需要电路上隔离。

4，一般是用jtag配置epc2和flex10k,然后 epc2用ps方式配置flex10k.这样用比较好.(这是我在网上看到的,可以这样用吗?怀疑中)望达人告知.

5,下载电缆,Altera下的下载电缆分为byteblaster和byteblasterMV,以及ByteBlaster II,现在还

推出了基于USB-blaster.由于BB基本已经很少有人使用,而USB-Blaster现在又过于昂贵,这里就说一下BBII和 BBMV的区别.

BBII支持多电压供电5.5v,3.3v,2.5v,1.8v;

BBII支持三种下载模式:AS,可对Altera的As串行配置芯片(EPCS系列)进行编程PS,可对FPGA进行配置

JTAG,可对FPGA,CPLD,即Altera配置芯片(EPC系列)编程而BBMV只支持PS和JTAG6,一般在做FPGA实验板,(如cyclone系列)的时候,用AS+JTAG方式,这样可以用JTAG方式调试,而最后程序已经调试无误了后,再用 AS模式把程序烧到配置芯片里去,而且这样有一个明显的优点,就是在AS模式不能下载的时候,可以利用Quartus自带的工具生成JTAG模式下可以利用jic文件来验证配置芯片是否已经损坏,方法祥见附件.

7.Altera的FPGA可以通过单片机,CPLD等加以配置,主要原理是满足datasheet中的时序即可,这里我就不多说了,有兴趣的朋友可以看看下面几篇文章,应该就能够明白是怎么回事了.

8.配置时,quartus软件操作部分：

(1).assignment-->device-->device&pin options-->选择configuration scheme,configuaration mode,configuration device,注

意在不支持远程和本地更新的机器中configuration mode不可选择,而configuration device中会根据不同的配置芯片产生pof文件,

如果选择自动,会选择最小密度的器件和适合设计

(2).可以定义双口引脚在配置完毕后的作用,在刚才的device&pin option-->dual-purpose pins-->,可以在配置完毕后继续当I/O口使用

(3).在general菜单下也有很多可钩选项,默认情况下一般不做改动,具体用法参见altera configuration handbook,volume2,sectionII.

(4)关于不同后缀名的文件的适用范围:

sof(SRAM Object File)当直接用PS模式下将配置数据下到FPGA里用到,USB BLASTER,MASTERBLASER,BBII,BBMV适用,quartusII会自动生成,所有其他的配置文件都是由sof生成的.

pof(Programmer Object File)也是由quartusII自动生成的,BBII适用,AS模式下将配置数据下到配置芯片中

rbf(Raw Binary File)用于微处理器的二进制文件.在PS,FPP,PPS,PPA配置下有用处

rpd(Raw Programing Data File)包含bitstream的二进制文件,可用AS模式配置,只能由pof文件生成

hex(hexadecimal file)这个就不多说了,单片机里很多

ttf(Tabular Text File)适用于FPP,PPS,PPA,和bit-wide PS配置方式

sbf(Serial Bitstream File)用PS模式配置Flex 10k和Flex6000的

jam(Jam File)专门用于program,verigy,blank-check

参考链接：http:///news/2010-05/2141.htm

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