对话芯璐：开源创“芯”，打造FPGA的“王者之路”

2022年初正式运营，仅4个月完成FPGA架构验证流片，22年9月工程样片顺利点亮，且种子轮成功融资3千多万元；2023年着手PSoC验证，第一代产品获得头部客户规格确认；目前全职员工超过20人，海内外研发合作团队近180人，正在进行第二轮融资。

2021年底在上海张江注册的芯璐科技(Rapid Flex)，致力于开创颠覆性的FPGA芯片设计和软件研发方法，将完全可定制化的嵌入式FPGA(embedded FPGA，eFPGA)概念引入可编程SoC(Programmable SoC, PSoC)方案，为国产FPGA中高端市场填补空白。芯璐总经理兼联合创始人任璐佳指出，公司名字由他的名字演化而来，意在打造一条FPGA芯片行业的“王者之路”。

新兴应用催生灵活配置，国产FPGA大有可为

FPGA被称为“万能芯片”，与ASIC相比具备可编程的灵活性，不会被取代。到 2025年国内 FPGA 市场年复合增长率为17.2%，近几年新兴市场加速发展，下游应用场景对数据处理能力有强劲需求，FPGA在汽车电子、数据中心和人工智能等领域的拓展进一步引领行业增长，其中汽车应用的需求增速最为迅猛。

图示：FPGA中国市场增长飞速

从供应市场来看，FPGA行业已形成国外“二大二小”企业垄断、国产产品停留在中低端的局面。由于开发一款FPGA属实不易，且生命周期通常可达10年以上，产品推陈出新比较慢；随着各类新兴应用不断出现，会出现越来越多有待填补的产品规格区间。

任璐佳谈到，经过芯璐与多个行业领域的客户深入交流，发现他们很多需求不能很好地被当前市面上的通用产品满足。“在传统FPGA架构中，比如DSP或BlockRAM这些资源的配比几乎是固定的，这样就导致很多客户为了某种特定需求只能超额选购，无形中提高了成本。为了能够满足客户千奇百怪的不同资源配比需求，市场亟需一个全新的可灵活配置资源的FPGA架构。”他强调。

瞄准了市场商机，芯璐团队携革命性的创新方法论、自研EDA软件引擎，在OpenFPGA的加持下，以eFPGA打造PSoC这条全新的道路杀入中高端市场，致力于打破FPGA传统产业格局。

芯璐的“秘密武器”：OpenFPGA、创新设计方法论ArkAngel®

不难看出，随着市场整合度不断提升以及特定领域架构的兴起，客户对独立供应商提供的简单、易用、高效、开发迅速的FPGA的需求也与日俱增。但FPGA芯片本身从设计到应用就是异常复杂且门槛极高的，“衡量一家FPGA厂商的核心竞争力，包括它是否具备系统设计能力、软件算法和IP库方面的技术实力，而这就是芯璐选择FPGA这条赛道的另一个关键原因。”任璐佳强调，“我们有幸请到了OpenFPGA的创始人唐希凡博士作为我们的CTO，基于他对开源的探索，我们自研了ArkAngel®系统，它是我们开发FPGA芯片的核心引擎，同时也是我们客户应用FPGA的设计软件。经过两次成功的FPGA流片，芯璐已经证明了ArkAngel®的商业价值。”

图示：芯璐科技首席技术官，OpenFPGA创始人唐希凡博士

那么，芯璐所说的ArkAngel®方法论与OpenFPGA是什么关系？

芯璐CTO唐希凡博士介绍，ArkAngel®是一个集FPGA芯片设计、软件开发于一体的EDA套件，其功能覆盖了FPGA芯片设计与开发的重要流程，比如架构探索、网表设计和验证等，这一革命性的设计方法学最早叫OpenFPGA，萌芽于他在瑞士联邦洛桑理工(EPFL)读硕博时期，形成于他在美国犹他大学博士后研究和任教期间。2020年，在WOSET主办的开源EDA科技大会上荣获最佳贡献奖，更是进一步佐证了行业和学界对OpenFPGA的认可。随后他加入迅硅科技，担任首席工程师；在迅硅他继续完善OpenFPGA，带领软件和硬件团队在3个月内完成了FPGA的流片，并且芯片性能达到预期，将OpenFPGA向商业落地迈出坚实的一步。

“OpenFPGA的研发初衷是为了快速实现创新性FPGA架构以及电路设计，它大大降低了FPGA芯片流片的难度，提升了效率，让专业芯片设计人员可以在24小时内完成FPGA版图生成，而目前大多数商业公司都需要至少6个月。”唐博士解释道，“自2015年第一次在国际会议上发表起，OpenFPGA同类开源EDA相比始终处于领先地位。除了学界的资助和获奖以及论文引用，OpenFPGA也获得了业界的青睐，例如谷歌、美国FPGA上市公司QuickLogic以及多家初创公司都在使用，用OpenFPGA设计的芯片已经开始试产甚至规模量产。我个人对OpenFPGA社区贡献了超过90%的代码。”

ArkAngel®是在此基础上发展的新设计理念，作为芯璐自创的一套方法论，既是芯璐FPGA的架构引擎，也是EDA工具软件的开发平台。 ArkAngel®采用成熟的数字设计流程，相比传统的FPGA模拟设计流程，它设计自动化程度高，迭代周期大幅缩短；同时采用统一的EDA软件平台，将FPGA的架构设计，验证和物理版图设计一体化，让快速研发和高度定制化的FPGA架构成为可能。更重要的是，ArkAngel®让芯璐研发团队可以根据具体的应用和设计要求，使FPGA架构针对客户的应用进行优化，从而能够拥有超越传统商业FPGA产品的性能。

图示：ArkAngel®是基于OpenFPGA内核创造出的新方法论

芯璐在FPGA研发上不走寻常路，除了技术还有什么经验？

ArkAngel®对技术团队构建和协同与传统FPGA公司有很大的不同。首先，传统FPGA公司偏向劳动密集型， 而ArkAngel®采用了大量的自动化技术，强调软硬件敏捷开发和快速迭代；第二，不同于传统FPGA公司的分而治之，ArkAngel®让软件和硬件团队使用统一的EDA平台，极其强调软件和硬件开发的高度协同；第三，ArkAngel®的开源血液需要软硬件团队始终保持开源的思想，积极和开源社区交流，融合最新的技术，并且贡献代码。

因此，传统的FPGA公司已经建立了成熟的芯片开发方法、软件工具和供应链，但围绕ArkAngel®的管理思路，他们很难快速切换到这个颠覆性的技术栈。

“芯璐经过去年的2次工程流片已经充分证明了ArkAngel®这套方法论的可行性，而且两次流片都顺利点亮；在工程团队的规模和研发时间上，都打破了FPGA行业流片纪录。”任璐佳介绍道。

图示：芯璐第一次工程流片的图像缩放功能演示

差异化产品路线，海内外协同设计，打造一条FPGA行业的“王者之路”

实际上，芯璐的“秘密武器”不仅于此。除了唐博士发明的ArkAngel®，还有海外的150人团队和差异化的产品，三驾马车齐驱并进。其中核心技术人才都是来自全球知名的FPGA和软件公司，平均从业年龄30年以上。他们都是来自全球知名的FPGA和软件公司，平均从业年龄30年以上。基于这个行业一流的团队，芯璐能够迅速掌握FPGA的Know-how，并通过创新方法论、软硬件协同和明确的产品定义能力来打造差异化的产品路线。

“芯璐创新的异构PSoC架构，通过单芯片方案替代传统分立的FPGA+MCU双芯片方案，可实现芯片成本降低50%，方案成本降低30%，PPA功效提升70%，同时也更节省布局空间。”任璐佳表示，“随着海内外团队的不断壮大，研发及工程实力不断增强，产品路线将采用差异化双管齐下的方案，即有中高端的单芯片PSoC产品或裸片给客户做合封，也有eFPGA作为IP产品给客户提供定制化方案。”

他还提到，海内外两个团队都采用OpenFPGA的架构探索产品，并将借鉴SiFive和赛昉科技(StarFive)把开源项目RISC-V带入中国的打法，让国内外FPGA技术团队互通资源，互补不足。“芯璐通过合法合规的途径取得海外FPGA高端方案，结合本土客户的需求打磨出一套全新高端产品，也把OpenFPGA带入中国。”

值得一提的是，消费，工业和汽车等领域的诸多客户对芯璐的全新异构单芯片FPGA方案反响强烈。“其中一些头部客户跟我们签订了意向书(MoU)，也贡献了源代码供我们测试。更值得一提的是，国际老牌的FPGA公司对开源的方法也非常感兴趣，已经跟我们海外团队开始深度交流，我们也期待传统对阵开源，迸发出新的火花。” 任璐佳透露。

建立在“自研革命性创新方法论+ 全球FPGA软硬件精英团队+ 差异化的产品路线”之上，实现异构创新、敏捷开发和自研EDA工具三大创新点，芯璐有理由相信：创新的方法通过老师傅的验证，一定能打破传统格局，引领国产FPGA的新时代。

欢迎访问OpenFPGA社区： https://github.com/lnis-uofu/OpenFPGA