【导读】FPGA可编程逻辑器件近年来受到越来越多开发者的关注，由于其“通过软件定义硬件”的灵活性，在专用芯片ASIC开发成本日益高企的今天，成为越来越多Design-In项目首选的开发平台。2015年Intel对全球第二大FPGA厂商Altera的收购，更推动了市场对FPGA产品及相关技术的聚焦。
2016年1月19日，京微雅格（北京）科技有限公司（以下简称“京微雅格”）宣布发布首颗高性能FPGA芯片暨京微雅格CME-C1（祥云）系列，这也是这家中国本土的FPGA厂商发布的首款千万门级以上的高端产品，预示着在未来全球FPGA的战局中，京微雅格越发是一个不容忽视的“存在”。
加入高端产品战局
CME-C1采用了TSMC 40nm CMOS工艺制造，逻辑容量从30K—200K不等。该系列产品使用了全新的LUT 6架构和32路全时钟网络，运行速度可达到700MHz，同时针对高速大容量的高端应用市场的需求，CME-C1还整合了最高可达6.5 G的高速Serdes接口， 1333Mbps的硬核DDR2/3控制器和硬核PCIe接口，以及36*18的DSP处理器，使得开发者可以使用的设计资源十分丰富。在京微雅格提供的与其他几家竞争对手相同“量级”的FPGA产品对标评测数据中，CME-C1的表现不俗。
京微雅格市场副总裁王海力博士介绍说，CME-C1丰富的I/O接口支持保证了产品应用的高灵活性，256位AES加解密流、1024位Efuse保护功能保障了产品的高可靠性。“这些功能，使CME-C1在关键技术指标上达到了国内领先，可实现对同行竞争对手中端FPGA芯片的部分替代，有效填补国产FPGA的市场空白。”
目前京微雅格的FPGA产品线规划包括四个系列：主打低功耗低成本市场的“河”系列，集成嵌入式处理器针对中端市场的“山”系列，千万门级的高端产品“云”系列，以及一亿门级以上的超高端的“星”系列。京微雅格董事长兼CEO刘明博士认为，此次云系列的CME-C1产品的推出，使得京微雅格的产品线更为完整，与其他国外竞争对手相比形成更强的竞争力。
刘明博士介绍说，CME-C1是其“云”系列FPGA的第一颗芯片，也是纳入“十二五”核高基重大科技专项的国家级创新项目。从2011年起，京微雅格就启动针对千万门级中高端FPGA产品的技术储备和研发，包括面向较大容量的芯片架构与软件原型设计，经过多年的市场调研与技术积累，CME-C1终于成功研发并在2015年底顺利通过各项性能测试。
他还透露，在发布CME-C1发布之后，同样采用40nm工艺、逻辑资源达到其3倍的CME-C6产品也将在近期流片，并在2016年上半年发布。据悉，未来京微雅格还将陆续推出采用28nm的云系列的其他系列芯片，覆盖更多的细分客户需求。
图1,CME-C云系列FPGA的特性
建立应用生态圈
CME-C1的产品特性，决定了其在京微雅格其他系列产品相比，有自己独特的市场定位，刘明博士认为CME-C1可以被广泛的应用在广播通信、国防军工、金融安全、电力传输、仪器仪表等传统领域，也可被广泛使用在机器人、无人机、大数据等新兴领域。
在产品发布会现场，我们注意到与会嘉宾中，有几家行业合作伙伴的代表，如武汉虹信通信技术有限公司、普天信息技术研究院、辽宁聚龙金融设备股份有限公司，由此可以看出京微雅格针对“云”系列高端产品的市场布局已经展开，也可以推测出他们第一波市场攻势的指向。刘明博士表示，在云系列FPGA产品定义之初，他们做了长期而广泛的调研与评测，确保了CME-C1应用的针对性与有效性，不过他也坦言，在产品线日益完善的今天，他们最大的挑战就是如何在多个垂直行业市场中发力，建立各自完善的生态链，这必然需要更多合作伙伴的加入。
图2，京微雅格董事长兼CEO刘明博士认为同时在不同行业市场发力，是目前最大的挑战
总之，京微雅格将借助更加完整的产品线，在FPGA行业激烈的竞争中确立更坚实的地位。刘明博士表示，京微雅格的目标是在2020年成为可编程器件行业全球第三的世界级公司，CME-C1为代表的云系列产品的推出，可以算是这种雄心的一次有力的宣示。
延伸阅读：CME-C1的五大典型应用
无线通信
无线通信领域宏基站、微基站以及软件无线电等应用，都需要使用到FPGA实现频率合成、滤波、数字上下变频、编解码、以及通信协议等功能。CME-C1独有的 DSP架构，每个单元支持36*18的乘法运算，带有预加法器与后加法器，能做56位的加法运算，十分适合滤波器以及FFT运算。此外，CME-C1还有硬核SERDES，能支持各种高速通信协议如CPRI，RapidI/O，PCIe，Gigabit Ethernet，OC48等。
图3：CME-C1在无线通信领域的典型应用分析
有线网
企业级以及骨干级路由器、交换机，需要使用高性能FPGA对报文做处理，调度、切分、缓存等功能，这就需要能支持更多输入级的组合逻辑以及快速访问内部ram的FPGA。CME-C1支持高达600Mhz频率访问内部ram，先进的6输入查找表架构有效的减少了组合逻辑级数以达到更高速率的逻辑需求，同时内置的硬核PCIe支持×4的Gen2标准，可以方便的实现设备的互联。
在光传输领域，通常要对多路宽带信号进行实时采集、处理和传输。FPGA具有时钟频率高、速度快、采集实时性高、控制灵活等特点，与A/D转换器等外围电路结合，更适于高速数字信号处理。在发送端，先将外部输入的模拟信号进行预处理，再通过A/D转换器转化为数字信号送入FPGA进行处理。根据数据传输以及通信协议的要求，FPGA将预处理后的A／D数据进行编码、成帧。然后由FPGA内部的IP核进行并串转换，最后由光收发模块完成电光转换后，通过光纤发送出去。在接收端，光收发器模块将接收到的光信号转化为电信号，完成高速串行数据到并行数据的转换。然后，将转换后的并行数据送入FPGA中，FPGA完成信号的解帧、解码，并进行后处理，该过程是发送端的逆过程。最后，经DA转换器将接收到的数据恢复成模拟信号。
图4：CME-C1在光传输领域的典型应用分析
智能视频分析技术是视频监控中非常重要的技术之一，它是在图像及图像描述之间建立关系，从而使计算机能够通过数字图像处理和分析来理解视频画面中的内容，达到自动分析和抽取视频源中关键信息的目的。特别来说，在国家安全、公安和交通领域，基于智能视频分析技术的系统IVS（Intelligent Video System）对视频中异常行为事件进行实时提取和筛选，并及时发出预警，改变了传统视频监控系统中只能“监”不能“控”的被动状态，解决了事后取证难的问题，让监控变得更加主动。相比于传统视频监控系统，它有更加快速的反应时间和更加强大的数据检索和分析功能，使得监控能力得到极大的改善。同样由于视频监控中协议和接口种类繁多，基于CME-C1的智能视频系统产品的开发是一种高性价比的实现方案。
图5：CME-C1在智能视频系统产品中的应用分析
工业控制
无人机的飞控系统、数控领域都需要实现多轴电机控制。使用总线架构的主从电机控制方案适宜实现多轴的实时控制。主站快速查询从站，需要从站实时快速响应，从而获得高精度高稳定的控制。主站使用高性能CPU+C1架构，C1可以实现实时以太网功能以及连接各种外设接口；从站使用DSP/MCU+C1架构，C1对接主站的总线如实时以太网等，还可附加对接I/O卡等接收其它数据。
图6：CME-C1在无人机飞控系统中的应用分析
国防军工以及金融安全
国防军工以及金融领域都需要自主可控的国产化芯片。这些领域不可避免的需要自主知识产权的产品，避免被国外产品把握住命门。CME-C1的容量达2000万门级别，已经可以覆盖大部分中低端的应用需求，已经流片的C6容量更是C1的3倍以上，足以满足绝大多数的高速高容量的需要。
在雷达、电台、导弹、卫星、航天、加固机、加密通信等军用领域，云系列都可以满足需求替代国外的产品。在金融安全领域，加密卡以及安全支付都可以使用国产化的产品来满足自主可控的需要。
图7：CME-C在金融清分机中的应用分析
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