【新鼎资本研究】国家芯片产业基金投资项目之二十四——安路科技
上海安路信息科技有限公司
上海安路信息科技有限公司(简称“安路科技”)成立于2011年,总部位于浦东新区张江高科技园区。安路科技专注于为客户提供高性价比的可编程逻辑器件(FPGA)、可编程系统级芯片、定制化嵌入式eFPGA IP、及相关软件设计工具和创新系统解决方案。
融资历史
2014年获得中信资本投资。
2015年获得杭州士兰微集团和深圳创维集团联合投资。
2017年获得中国电子信息产业集团华大半导体有限公司和上海科技创业投资有限公司战略投资。
2019获得国家集成电路产业投资基金股份有限公司、深圳市创新投资集团有限公司、苏州厚载成长投资管理合伙企业(有限合伙)战略投资 。
主要股东:
1.华大半导体有限公司 33.96%
2.国家集成电路基金 11.27%(19年)
3.中信资本(深圳)信息技术创业投资基金企业 9.75%
4.上海科技创业投资有限公司 6.26%
5.杭州士兰微
6.深圳创维创业投资
关于万能芯片
可编程的“万能芯片” FPGA——现场可编程门阵列,是指一切通过软件手段更改、配置器件内部连接结构和逻辑单元,完成既定设计功能的数字集成电路。FPGA可以实现怎样的能力,主要取决于它所提供的门电路的规模。如果门电路的规模足够大,FPGA通过编程可以实现任意芯片的逻辑功能,例如ASIC、DSP甚至PC处理器等。这就是FPGA为什么被称之为“万能芯片”的原因。
未来,如果FPGA价格到低一定程度,将替代大多数的ASIC芯片。但是,目前制约FPGA发展的三大因素主要有:成本、功耗和编程设计。
主要业务产品
安路科技量产和在研产品分为三个系列:高端PHOENIX(凤凰)、中端EAGLE(猎鹰)、低端ELF(精灵)。产品在核心架构、软件算法和系统集成等方面拥有多项技术专利。自主开发的全流程TD软件系统和硬件芯片完美地结合在一起,提供了用户从前端综合到位流生成的完全开发平台。目标市场为通讯设备、工业控制、视频监控、人工智能、数据中心等应用领域。
EG4
EG4是安路科技推出的“猎鹰”系列产品,具有低功耗、低成本、高性能等特点。丰富的LUT、DSP、BRAM、高速差分IO等资源,强大的引脚兼容替换性能。在工业控制、通信接入、显示驱动等领域可有效帮助用户提升性能、降低成本。
AL3
AL3属于安路科技推出的“猎鹰”系列产品,具有低功耗、低成本、高性能等特点。丰富的LUT、DSP、BRAM、高速差分IO等资源,强大的引脚兼容替换性能。
在工业控制、通信接入、显示驱动等领域可有效帮助用户提升性能、降低成本。
EF3
EF3器件是安路科技的第三代FPGA产品,定位通信、工业控制和服务器市场,最多支持336个 I/O,满足客户板级IO扩展应用需求。EF3器件采用先进的55nm低功耗工艺,优化功耗与性能,并可以通过低成本实现较高的功能。器件旨在用于大批量、成本敏感的应用,使系统设计师在降低成本的同时又能够满足不断增长的带宽要求。
TangDynasty(TD)
Tang Dynasty (TD) 软件是安路科技自主开发的从HDL描述到最终位流下载和片上调试的完整系统,为安路科技所有FPGA芯片产品系列提供简洁可靠的应用设计开发环境。TD软件系统采用基于统一数据库的层次化设计,核心优化引擎采用创新的设计自动化技术,主体流程是性能驱动的逐步精确迭代优化进程。TD软件系统支持工业界标准的设计输入描述,提供良好的第三方设计验证工具接口。
产品应用
LED显示屏及EF2FPGA智能模组简介
LED显示屏是LED点阵模块或者像素单元组成的平面显示屏幕。自从诞生以来,以其亮度高、视角广、寿命长、性价比高的特点,在交通、广告、新闻发布、体育比赛、电子景观等领域得到了广泛应用。
当前主流的LED大屏幕控制系统多以FPGA或FPGA结合其他芯片为主控芯片。随着高密度屏的流行,LED大屏幕正朝着显示面积更大、显示亮度更高、颜色更鲜艳的方向发展,这些都给LED大屏幕控制系统提出了新的挑战。
目前市面上各个LED控制系统厂家使用的传输接口类似,主控芯片类似,成本相近,系统性能相近,导致价格竞争非常激烈。行业急需要一种新的架构来打破现在的僵局。这种新架构需要解决低成本的实现可靠的数据传输,屏幕控制和监控且体积还小等方面的要求。
为了解决行业的痛点,满足市场的迫切需求,通过LED显示市场调研,安路科技研发了EF2 FPGA器件,本项目对EF2 FPGA器件进行二次优化,并将该器件应用到LED显示模组上,开发出低成本,可靠,智能的LED显示模组。该模组可以做到更薄,数据传输EMI更小,实时监控状态并回传。
安路FPGA器件在数控机床上的应用
FPGA在工业控制中,比如在数控机床上的应用,体现在:
·控制系统:用于数控机床的运算、管理和控制
· 伺服系统:根据控制 系统的指令驱动机床,使刀具和零件执行数控代码规定的运动
· 检测系统:是检测机床执行件的位移和速度变化量,并反馈到输入端进行比较,根据其差别调整机床运动机械传动系统:是由进给伺服驱动元件至机床执行件之间的机械进给传动装置
辅助系统组成:固定循环(能进行各种多次重复加工)、自动换刀(传动间隙补偿机械传动系统产生的间隙误差)等等。
MIPI及TCON显示
基于AL3实现的横屏转竖屏MIPI显示方案
1、MIPI接口简介
MIPI(Mobile IndustryProcessor Interface)是2003年由ARM, Nokia, ST ,TI等公司成立的一个联盟,目的是把手机内部的接口如摄像头、显示屏接口、射频/基带接口等标准化,从而减少手机设计的复杂程度和增加设计灵活性。MIPI联盟下面有不同的WorkGroup,分别定义了一系列的手机内部接口标准,比如摄像头接口CSI、显示接口DSI、射频接口DigRF、麦克风/喇叭接口SLIMbus等。统一接口标准的好处是手机厂商根据需要可以从市面上灵活选择不同的芯片和模组,更改设计和功能时更加快捷方便。
MIPI是一个比较新的标准,其规范也在不断修改和改进,目前比较成熟的接口应用有DSI(显示接口)和CSI(摄像头接口)。CSI/DSI分别是指其承载的是针对Camera或Display应用,都有复杂的协议结构。
本方案主要针对DSI做相关的设计方案,使用AL3器件,内部具有丰富的LUT和BRAM资源,用于实现协议和数据处理。同时芯片器件内,集成了一颗64Mbit 32bit位宽的SDRAM,在集成度高的领域,实现视频数据的缓存和处理,有很大的优势。
芯片内具有丰富的LVDS接口、MIPI接口,在图像接收和MIPI显示方面,具有独到的资源优势。所有功能可直接在单芯片内完成,具有功能强,成本低等优点。
2、AL3 横屏转竖屏MIPI方案实现
基于安路AL3FPGA器件,实现LVDS的视频数据接收,在芯片内通过逻辑和SDRAM实现,横屏转竖屏,旋转90度算法处理。
处理完成后,通过调用MIPI接口,实现视频在DSI的相关协议,完成显示。
方案具有器件设计难度低,BOM成本低,集成度高等优点。实现硬件如下图所示。
市场延伸
国内市场:
目前中国IC厂商在FPGA这个细分领域和国外巨头的差距远远比其他领域要大。FPGA技术门槛非常高,核心技术只掌握在及其少数的公司手上,而且xilinx和atlera(英特尔已收购)手头握有6000多项专利,对后进者形成很高的技术壁垒,国内厂商要么和国外巨头专利交叉授权,要么花钱买专利,但当前我们并没有多少专利可以和xilinx和altera进行交叉许可,购买难度更大,这不仅仅是资金的问题。从canyon bridge收购latTIce被美国否决来看,凡涉及到美国国家安全的高新技术公司,我国是不可能通过收购来获得的,latTIce在行业内充其量是第二团队尚且如此,业界领先的企业我国更难获得。
国内FPGA的发展只能靠自主,虽然这个过程可能会很漫长,但除此之外没有更好的选择。芯片的自主设计是实现信息安全的最底层保障。这也是为什么与信息处理相关的基础芯片(手机芯片、PC处理器等)需要实现自制的原因。在目前FPGA的技术和供给几乎全部来源于美国,包括欧洲和日本等技术强国也没有掌握到核心技术。
对于中国而言,国家促进集成电路发展已经提升至国家战略。同时特殊的应用场景(军工、导弹、航天航空)的要求的FPGA,国外对中国是禁运的,这也从另一方面促成国内FPGA自制的契机。目前,国内生产的FPGA主要用于军工、通讯、航空航天等领域。
在民用领域,国内是FPGA需求最大的市场,现在Xilinx、Altera最大的客户就在中国,通讯市场华为中兴烽火包揽了全国60%以上的量。中国FPGA的发展红利在于需求市场足够大,有需求就要有相应产品来支持。这对于国内厂家就是机会,目前,同方国芯片已经和华为中兴合作,想实现一部分的国产替代。
最后,从技术角度来说,我们已经不像10年前基本不懂核心技术。国内半导体产业链的不断成熟完善,以及芯片设计能力的不断加强,我们自己可以自主设计和流片ARM架构的手机CPU(海思麒麟、大唐联芯),并成功实现商业化,这在10年前都不敢相信。在我们在过去积累的技术沉淀和创新能力,已经使得我们在FPGA的特定应用领域(军工、通讯)实现一定程度上的自我供给。未来也可能类似于CPU+FPGA用于云数据中心节中,这些应用领域都是信息高度敏高的地方,使用自主设计的芯片更能实现安全可控。
中国FPGA的机遇
为了满足经济发展和国防需求,打破美国的垄断,中国政府多年来投入了数百亿科研经费,通过逆向工程方式仿制美国对我禁运的FPGA产品。但由于知识产权、生产工艺和软件技术等多方面的限制,仿制品种有限,技术无法突破,难以满足国家安全的需要。随着国际形势的变化,通过走私进口禁运产品的渠道可能被切断,进口的关键芯片也可能被人为地嵌入后门通道或定时炸弹等模块,严重危及国家安全。
我们不得不承认国产FPGA产业与国际巨头还存在较大的差距,不论从产品性能、功能、功耗、软件、应用支撑上都有差距。甚至成本上,我们的优势也不大。
但是,中国拥有超过百亿元的FPGA市场。目前全球有60亿美元的FPGA市场,中国占到了三分之一,即20亿美元。“十二五”期间,中国的可编程器件市场仍将保持年均30%以上的增长速度。中国尤其是北京等重要研究部门急需也长期需要FPGA用于国家安全和重点应用,比如航天航空、信息安全、知识产品保护等。此外,中国电子产品市场要求敏捷快速的研发周期和少量多样的产品形态,最适合FPGA应用。
因此,中国FPGA产业享有巨大的发展空间,机遇与挑战并存。
全球FPGA市场发展前景展望
当今,半导体市场格局已成三足鼎立之势,FPGA,ASIC和ASSP三分天下。市场统计数据表明,FPGA已经逐步侵蚀ASIC和ASSP的传统市场,并处于快速增长阶段。
在全球市场中,Xilinx、Altera两大公司对FPGA的技术与市场仍然占据绝对垄断地位。两家公司占有将近90%市场份额,专利达6000余项之多,而且这种垄断仍在加强。同时,美国政府对我国的FPGA产品与技术出口进行苛刻的审核和禁运,使得国家在航天、航空乃至国家安全领域都受到严重制约。因此,研发具有自主知识产权的FPGA技术与产品对打破美国企业和政府结合构成的垄断,及国家利益意义深远。
作为一种可编程逻辑器件,FPGA在短短二十多年中从电子设计的外围器件逐渐演变为数字系统的核心。伴随半导体工艺技术的进步,FPGA器件的设计技术取得了飞跃发展及突破。通过FPGA器件的发展历程来看,今后仍将朝下以下几个方向发展:
·高密度、高速度、宽频带、高保密;
·低电压、低功耗、低成本、低价格;
·IP软/硬核复用、系统集成;
·动态可重构以及单片集群;
·紧密结合应用需求,多元化发展。
此外,集成了FPGA架构、硬核CPU子系统(ARM/MIPS/MCU)及其他硬核IP的芯片已经发展到了一个“关键点”,它将在今后数十年中得到广泛应用,为系统设计人员提供更多的选择。例如,以应用为导向,在受专利保护的FPGA平台架构上无缝集成特定功能模块,以形成具备行业竞争优势(高性价比)的独特产品。Altera、Cypress®半导体、Intel®和Xilinx®公司等供应商相继在最近一年发布或者开始发售SoCFPGA器件。
在FPGA领域,Xilinx和Altera长期稳坐第一第二的位置。根据最新Form-10K数据显示,其分别占有48%和41%的市场份额。其中Xilinx净销售额为23.1亿美元,净收入为6.3亿美元;Altera净销售额为19.5亿美元,净收入为7.8亿美元。这两家公司一直以来是市场和技术的领头羊,而剩余的市场份额被LatTIce占据多数。
为了在竞争中占据主动,Xilinx与Altera新近分别宣布其下一代FPGA产品都将采用高k金属栅技术的 28nm工艺,以满足诸如云计算、移动互联网和3G应用等领域所不断增长的带宽需求。由于PLD器件采用更高技术的工艺节点制造,无疑可以降低成本、提升性能,尤其是能够改进一直以来为ASIC所诟病的功耗水平,以适应更广阔的设计应用。
Xilinx和Altera虽然控制世界将近90%的FPGA市场,但是他们的产品是大多以纯FPGA为主。“平台化”已成为FPGA一个发展趋势,尽管Xilinx和Altera在FPGA“平台化”方面在最近几年也有涉及,但概念和特点比较简单,没有完全形成气候。
权威市场调研机构Gartner2010年初的预测数据表明,FPGA正处于一个加速增长的市场势态中。未来5年,市场平均增长幅度超过12.6%,这种增长幅度远大于ASIC和ASSP市场。同时,市场数据表明其行业平均毛利大于60%。FPGA行业需要更大的市场规模,以吸引更多的使用者。预计未来5年,随着产量增加,成本进一步降低,FPGA市场份额将会持续增大。