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高性能 FPGA、高速高精度、自適應(yīng)智能芯片研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 華微電子    2023-10-09

高性能 FPGA、高速高精度、自適應(yīng)智能芯片研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目可行性研究報(bào)告

公司主要從事特種集成電路研發(fā)、設(shè)計(jì)、測(cè)試與銷售，采用 Fabless 經(jīng)營模式，自設(shè)立以來主營業(yè)務(wù)及主要經(jīng)營模式均未發(fā)生重大變化。特種集成電路客戶對(duì)于供應(yīng)商的導(dǎo)入與認(rèn)證有較為嚴(yán)格的流程，且集成電路產(chǎn)品品種繁多，因此客戶具有較強(qiáng)的一站式產(chǎn)品采購以及綜合解決方案的需求。

基于上述行業(yè)特點(diǎn)，公司建立了以 FPGA、CPLD、ADC 等核心產(chǎn)品搭配存儲(chǔ)器、電源管理、總線接口等輔助類通用芯片的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，一方面通過核心產(chǎn)品的技術(shù)先進(jìn)性和質(zhì)量可靠性保證了公司產(chǎn)品的行業(yè)地位，另一方面亦通過豐富的產(chǎn)品線滿足了客戶的各類產(chǎn)品需求，提升了公司的營業(yè)規(guī)模及市場(chǎng)地位。

公司作為國家“909”工程集成電路設(shè)計(jì)公司和國家首批認(rèn)證的集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)，自設(shè)立以來即定位于數(shù)字集成電路 FPGA、CPLD 等可編程邏輯類產(chǎn)品的研發(fā)工作，連續(xù)承擔(dān)了多項(xiàng)國家科技重大專項(xiàng)以推動(dòng)產(chǎn)品的國產(chǎn)化進(jìn)程。

同時(shí)，公司自 2012 年起成功實(shí)現(xiàn)了模擬集成電路領(lǐng)域的突破，選擇了技術(shù)含量較高且市場(chǎng)容量較大的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換類 ADC 產(chǎn)品作為重點(diǎn)研發(fā)方向，陸續(xù)推出了多款高精度 ADC 產(chǎn)品，并于近年來聚焦于高速高精度 ADC 領(lǐng)域產(chǎn)品的研發(fā)。

1、項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目由公司實(shí)施，擬投資共計(jì) 75,000.00 萬元，開展高性能 FPGA、高速高精度 ADC、自適應(yīng)智能 SoC 等三個(gè)方向的產(chǎn)品研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，鞏固公司在FPGA 領(lǐng)域的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，繼續(xù)推進(jìn)公司高速高精度 ADC 領(lǐng)域的快速發(fā)展，積極推動(dòng)公司在智能 SoC 領(lǐng)域的突破。

超大規(guī)模 FPGA 具備較多的邏輯單元數(shù)量，具有高密度、高速度、寬頻帶等特點(diǎn)，適合網(wǎng)絡(luò)通信、視頻處理、控制等領(lǐng)域。公司擬通過本項(xiàng)目的實(shí)施，基于在千萬門級(jí)高性能 FPGA 產(chǎn)品上的技術(shù)積累，研發(fā)和擴(kuò)展億門級(jí) FPGA 的技術(shù)和產(chǎn)品。

針對(duì) 28nm 及以下先進(jìn)工藝，對(duì)億門級(jí)超大容量 FPGA 進(jìn)行預(yù)研究、預(yù)設(shè)計(jì)、預(yù)開發(fā)等工作，并對(duì)已量產(chǎn)的 7000 萬門超大容量 FPGA 進(jìn)行性能優(yōu)化、良率提升等工程化實(shí)踐，形成從千萬門級(jí)到億門級(jí) FPGA 的技術(shù)和產(chǎn)品。

ADC 的核心指標(biāo)為采樣速率和分辨率，主要可分為高速高精度、高精度、高速等若干類產(chǎn)品，其中高速高精度 ADC 技術(shù)壁壘最高，廣泛應(yīng)用于通信等領(lǐng)域。公司擬通過本項(xiàng)目的實(shí)施，開發(fā)完成 12 位高速高精度 ADC 以及 8 位超高速 ADC 系列產(chǎn)品。在兼顧高精度的同時(shí)提高轉(zhuǎn)換速度，實(shí)現(xiàn)超高速超寬帶信號(hào)分發(fā)、超高速高精度信號(hào)采樣、超大規(guī)模子轉(zhuǎn)換器并行轉(zhuǎn)換、超高速轉(zhuǎn)換器測(cè)試等關(guān)鍵技術(shù)。

自適應(yīng)智能 SoC 具備高靈活性和適應(yīng)性，廣泛應(yīng)用于高性能計(jì)算、機(jī)器視覺、深度學(xué)習(xí)等領(lǐng)域。公司擬通過本項(xiàng)目的實(shí)施，突破自重構(gòu)、自適應(yīng)的芯片架構(gòu)設(shè)計(jì)，ADC、CPU、eFPGA、NPU 協(xié)作與融合等關(guān)鍵技術(shù)，研制硬件可編程、架構(gòu)可擴(kuò)展、系統(tǒng)可重構(gòu)的自適應(yīng)智能 SoC 芯片，實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換、邏輯控制、標(biāo)量計(jì)算、矢量計(jì)算、張量計(jì)算的一體化。

2、項(xiàng)目背景和必要性

（1）集成電路產(chǎn)品是國家安全保障的需求

集成電路產(chǎn)業(yè)是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心，是支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)，也是全球各國在高科技競爭中的戰(zhàn)略必爭之地。隨著電子信息技術(shù)的迅速發(fā)展，高性能集成電路在特種領(lǐng)域地位和作用越來越突出。目前我國部分關(guān)鍵電子元器件在性能參數(shù)、產(chǎn)品等級(jí)、可靠性等方面尚不能滿足高科技裝備的需求。

隨著國家對(duì)電子信息裝備的元器件國產(chǎn)化率的要求不斷提高，集成電路的國產(chǎn)化水平也將逐步提升。本項(xiàng)目所研發(fā)的高性能 FPGA、高速高精度 ADC、智能 SoC 作為特種領(lǐng)域關(guān)鍵核心器件，將有助于提升關(guān)鍵元器件的國產(chǎn)化水平，實(shí)現(xiàn)核心元器件的自主保障。

（2）集成電路產(chǎn)品未來市場(chǎng)潛力巨大

隨著全球電子信息化水平不斷提升，本項(xiàng)目所研發(fā)的高性能 FPGA、高速高精度 ADC、智能 SoC 等產(chǎn)品的市場(chǎng)需求亦隨之不斷提升。

我國 FPGA 市場(chǎng)近幾年持續(xù)增長，從 2016 年的 65.5 億元增長至 2020 年的150.3 億元，年均復(fù)合增長率約為 23.1%，并且 2025 年預(yù)計(jì)將達(dá)到 332.2 億元。未來，隨著全球新一代通信設(shè)備部署以及人工智能等市場(chǎng)領(lǐng)域需求的不斷增長，F(xiàn)PGA 市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將持續(xù)提高，高端大規(guī)模 FPGA 市場(chǎng)空間巨大。

受益于較長的生命周期和較分散的應(yīng)用場(chǎng)景，ADC 芯片的行業(yè)規(guī)模穩(wěn)步增長。根據(jù)賽迪顧問報(bào)告，2020 年全球轉(zhuǎn)換器芯片市場(chǎng)規(guī)模為 84 億美元。未來，隨著 5G 基站、IoT 等驅(qū)動(dòng) ADC 需求落地，預(yù)計(jì)全球轉(zhuǎn)換器芯片市場(chǎng)空間有望持續(xù)擴(kuò)張，市場(chǎng)空間廣闊。

根據(jù)賽迪顧問數(shù)據(jù)，2019~2021 年中國人工智能芯片市場(chǎng)規(guī)模將保持 50%以上的增長速度，2020 年市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到 193.7 億元，2021 年將進(jìn)一步增長至 305.7億元，同比增幅可達(dá) 57.8%。隨著人工智能行業(yè)的快速發(fā)展，中國人工智能芯片行業(yè)市場(chǎng)成長空間巨大，預(yù)計(jì) 2023 年市場(chǎng)規(guī)模將突破千億元。

（3）公司具備深厚的技術(shù)儲(chǔ)備

公司連續(xù)承接國家“十一五”、“十二五”、“十三五”FPGA 國家科技重大專項(xiàng)，“十三五”高速高精度 ADC 國家科技重大專項(xiàng)、高速高精度 ADC 國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，智能異構(gòu)可編程 SoC 國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，是國內(nèi)少數(shù)幾家同時(shí)承接數(shù)字和模擬領(lǐng)域國家重大專項(xiàng)的企業(yè)。

公司核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)匯聚了多名集成電路研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化高精尖人才，專業(yè)領(lǐng)域覆蓋架構(gòu)、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、軟件、測(cè)試等各個(gè)核心技術(shù)領(lǐng)域。公司運(yùn)營團(tuán)隊(duì)擁有優(yōu)秀的人才隊(duì)伍，專業(yè)領(lǐng)域覆蓋測(cè)試品控、生產(chǎn)運(yùn)營、市場(chǎng)銷售等領(lǐng)域。因此，公司經(jīng)驗(yàn)豐富的研發(fā)團(tuán)隊(duì)以及深厚的技術(shù)積累，為本項(xiàng)目的順利實(shí)施奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

3、項(xiàng)目投資概算

本項(xiàng)目共分為高性能 FPGA、高速高精度 ADC、自適應(yīng)智能 SoC 產(chǎn)品研發(fā)三個(gè)子項(xiàng)目。

高性能 FPGA 研發(fā)項(xiàng)目計(jì)劃投資 22,000.00 萬元，高性能 FPGA 芯片項(xiàng)目投資將主要用于軟硬件購置、人員工資支付、流片與檢測(cè)費(fèi)等，將建設(shè)規(guī)模化的研發(fā)隊(duì)伍，并購置硬件加速器、軟件時(shí)序庫等軟硬件設(shè)施，進(jìn)一步提升高性能 FPGA 芯片的研發(fā)與驗(yàn)證能力。

高速高精度 ADC 研發(fā)項(xiàng)目計(jì)劃投資 25,000.00 萬元，高速高精度 ADC 芯片項(xiàng)目投資將主要用于軟硬件購置、人員工資支付、流片與檢測(cè)費(fèi)、IP 授權(quán)費(fèi)等，將建設(shè)專業(yè)化的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，并購置仿真加速器、電磁場(chǎng)聯(lián)合仿真裝置、高速接口 IP 等軟硬件設(shè)施及授權(quán)，進(jìn)一步提升高速高精度ADC 的綜合研發(fā)與驗(yàn)證實(shí)力。

自適應(yīng)智能 SoC 研發(fā)項(xiàng)目計(jì)劃投資 28,000.00 萬元，自適應(yīng)智能 SoC 芯片項(xiàng)目投資將主要用于軟硬件購置、人員工資支付、流片與檢測(cè)費(fèi)、IP 授權(quán)費(fèi)等，將建設(shè)規(guī)?；膶I(yè)研發(fā)隊(duì)伍，并購置硬件加速器、綜頻分析儀、時(shí)序分析及驗(yàn)證工具、多類軟硬核 IP 等軟硬件設(shè)施及授權(quán)，進(jìn)一步提升自適應(yīng)智能 SoC 的綜合研發(fā)與驗(yàn)證能力。

4、項(xiàng)目實(shí)施周期及進(jìn)度安排

本項(xiàng)目實(shí)施周期為 3 年。