安路科技(Anlogic):中国 FPGA 与 FPSoC 厂商
上海安路信息科技股份有限公司(Anlogic,股票代码 688107.SH)是一家专注于 FPGA、FPSoC 芯片以及专用 EDA 软件研发、设计和销售的中国半导体企业。
公司创立于 2011 年 11 月,总部位于上海,并在深圳、成都、北京、济南、西安、武汉、南京等地设有研发、销售或技术支持机构。
安路科技于 2021 年登陆上海证券交易所科创板,成为 A 股市场较早专注 FPGA 业务的上市公司之一。
安路科技目前的核心产品已经覆盖从小规模低功耗 FPGA,到中高端高速接口 FPGA,再到集成处理器的 FPSoC 平台。
其主要可编程器件包括 SALDRAGON、SALPHOENIX、SALEAGLE、SALELF 和 SALSWIFT 等系列,应用方向包括工业控制、机器视觉、通信设备、LED 显示、视频处理、汽车电子、消费电子和 IoT。
什么是 FPGA?
FPGA 是 Field-Programmable Gate Array,现场可编程门阵列的缩写。
普通 CPU、GPU 或 MCU 在芯片制造完成以后,内部主要硬件结构基本固定,软件通过执行不同指令来完成任务。
FPGA 则不同,工程师可以使用 Verilog、VHDL 等硬件描述语言,重新配置芯片内部的逻辑单元和互连关系。
因此,一颗 FPGA 可以根据需要实现数字接口、视频处理、通信协议、信号处理、控制逻辑,甚至可以实现软核 CPU、RISC-V 处理器或各种专用硬件加速器。
FPGA 的核心价值就是:芯片制造完成以后,硬件逻辑仍然可以重新定义。
安路科技的发展路线
安路科技早期主要从中低端 FPGA 切入,逐步扩大到更高逻辑规模和更高速接口产品。
公司 2014 年推出第一代芯片,随后陆续实现 SALEAGLE、SALELF 等系列 FPGA 量产,并进一步进入工业控制、通信和显示等市场。
随着产品线不断扩展,安路开始向中高端 FPGA、FPSoC、高速 SerDes、PCIe、DDR、MIPI 以及 RISC-V 等方向发展。
这意味着安路已经不只是提供简单的可编程逻辑,而是在逐步把 FPGA 与高速接口、处理器、存储控制器和专用硬核结合起来。
SALELF:面向小型、低功耗 FPGA 市场
SALELF,也就是“小精灵”系列,是安路面向低功耗、小型设备以及成本敏感型市场的重要 FPGA 产品线。
SALELF 2 系列逻辑规模大约从 1,500 到 4,500 个 LUT,部分型号还集成 64Mb PSRAM;
SALELF 3 系列则扩展到大约 4,800 到 11,776 个 LUT,并集成 8Mb Flash。
较新的 SALELF 5 系列逻辑规模约从 2,496 到 16,224 个 LUT,并集成 4Mb 或 16Mb Flash。
这里的 LUT,Lookup Table,也就是查找表,是 FPGA 内部实现数字逻辑的重要基本单元。
LUT 数量越多,通常意味着 FPGA 可以实现更加复杂的数字逻辑。
不过不同 FPGA 架构不能只按照 LUT 数量简单比较,因为逻辑单元结构、布线资源和 DSP 数量也都会影响实际能力。
内置 Flash 有什么好处?
部分 SALELF FPGA 内置 Flash,因此上电以后可以直接读取内部配置,而不一定需要额外安装一颗外部配置 Flash。
这可以减少 PCB 上的芯片数量、缩小电路板面积,也有利于设备快速启动。
因此 SALELF 比较适合智能手机外围逻辑、IoT 设备、工业显示、小型控制板和通信设备等应用。
SALEAGLE:工业和显示应用 FPGA
SALEAGLE,也就是“飞鹰”系列,是安路较早进入工业市场的重要 FPGA 产品。
这一系列主要面向工业控制、通信接入和显示驱动等应用。
工业 FPGA 与普通消费电子 FPGA 的需求有所不同。工业设备通常更加重视长期稳定运行、工作温度范围、供货周期、I/O 数量以及接口兼容性。
在工业自动化设备中,FPGA 可以同时处理多个输入输出信号,完成高速采样、脉冲控制、电机控制、实时通信和协议转换。
与普通 CPU 按照程序顺序逐条执行指令不同,FPGA 可以让大量逻辑电路真正并行工作,因此非常适合实时工业控制。
SALPHOENIX:安路中高端 FPGA 产品
SALPHOENIX,也就是“凤凰”系列,是安路面向更高性能市场的重要 FPGA 平台。
SALPHOENIX 主要用于视频处理、高速接口、DDR、PCIe 和通信设备等领域。
目前该系列主要包括 SALPHOENIX 1A 和 SALPHOENIX 1P。
SALPHOENIX 1A
SALPHOENIX 1A,也就是 PH1A 系列,是安路较重要的中高端 FPGA 产品。
PH1A 的逻辑规模覆盖大约 60K 到 400K LUT,同时集成高速串行 I/O、PCIe 硬核、DDR3/DDR4 存储接口以及各种 IP 资源。
与 SALELF 只有几千或一万多个 LUT 相比,PH1A 已经进入几十万 LUT 的级别,因此能够承担更加复杂的数字系统。
PH1A 还可以提供最高约 12.5Gbps 的 SerDes 通道速度,并支持 PCI Express Gen1、Gen2 和 Gen3,以及 x1、x2 和 x4 等不同 PCIe 通道配置。
什么是 SerDes?
SerDes 是 Serializer / Deserializer,也就是串行器 / 解串器。
现代高速通信已经很少使用几十根甚至几百根数据线并行发送数据,因为频率越高,PCB 布线越复杂。
SerDes 会把芯片内部的并行数据转换成高速串行数据,从少量高速线路发送出去;接收端再将串行数据恢复成并行数据。
PCIe、10Gb Ethernet、SFP+ 等高速接口都依赖类似技术。
因此,是否拥有高速 SerDes,是区分入门级 FPGA 与中高端 FPGA 的重要指标之一。
PCIe 硬核
PH1A 内部提供 PCI Express 硬核。
这里的“硬核 Hard IP”是指某一功能已经直接设计成芯片内部专用硬件,而不是使用 FPGA LUT 临时搭建。
使用硬核 PCIe 的好处是性能更稳定、功耗更低,同时还能减少 FPGA 可编程逻辑资源占用。
例如 PH1A 开发板可以支持 PCIe Gen3 x4,同时还提供 DDR3L、MIPI、HDMI、千兆以太网等接口。
DDR3 和 DDR4
中大型 FPGA 经常需要连接外部内存。
PH1A 支持 DDR3 和 DDR4,并且官方资料显示 DDR 接口速度最高可达到约 1866Mbps。
DDR 内存可以用于保存视频帧、网络数据、算法中间结果以及大量缓存数据。
例如在视频处理中,一帧 4K 图像的数据量可能达到几十 MB,单靠 FPGA 内部 Block RAM 往往不够,因此需要连接外部 DDR。
SALPHOENIX 1P
PH1P 是 SALPHOENIX 系列中的新平台,逻辑规模大约覆盖 35K 到 100K LUT。
它的特点不是单纯增加 LUT 数量,而是强调高度集成。
PH1P 内部集成了 512Mb 到 1Gb 大容量内存、RISC-V MCU 硬核、两个 MIPI D-PHY v2.0 硬核、高速 HXT 收发器以及 PCIe 硬核。
这意味着设计人员不一定需要在 PCB 上增加大量外围芯片,就可以构建一个相对完整的嵌入式系统。
PH1P 与 RISC-V
PH1P 的一个重要特点,是内部集成 RISC-V MCU 硬核。
RISC-V 是一种开放的处理器指令集架构。
把 RISC-V CPU 与 FPGA 放在同一颗芯片中以后,两种计算资源可以分工合作。
RISC-V CPU 负责运行普通软件,例如设备初始化、控制程序、通信协议以及用户界面逻辑。
FPGA 则负责高速、并行和实时任务,例如图像处理、视频接口、数据采集、信号处理和电机控制。
这种架构就是典型的异构计算。
PH1P 的高速 HXT 收发器
PH1P 还提供最高 8 Lane HXT 高速收发器,每 Lane 最大速度约 10.3125Gbps。
Lane 可以理解为一条高速数据通道。
多条 Lane 可以同时工作,例如 PCIe x4 就表示使用 4 条高速通道并行传输数据。
因此,多 Lane SerDes 对 PCIe、网络通信、视频设备和高速数据采集都非常重要。
MIPI D-PHY
PH1P 集成 两个 MIPI D-PHY v2.0 硬核,单 Lane 最高支持约 2.5Gbps。
MIPI 是智能手机摄像头、嵌入式摄像头和显示设备中非常常见的一套高速接口。
其中 MIPI CSI-2 常用于摄像头输入,MIPI DSI 常用于显示屏输出。
如果 FPGA 内部直接集成 MIPI D-PHY,那么工程师就不需要再使用大量普通 FPGA I/O 模拟这些高速信号,可以获得更稳定的高速通信能力。
这也是 PH1P 面向机器视觉、视频和显示应用的重要优势之一。
SALSWIFT:视频、消费电子和 RISC-V
SALSWIFT 是安路另一个比较有特点的 FPGA 产品系列。
官方目前将 SALSWIFT 的主要应用方向列为视频处理、消费电子以及 RISC-V。
这说明安路正在扩大 FPGA 与处理器结合的产品路线。
未来 FPGA 不一定只是独立的可编程逻辑芯片,而可能越来越多地与 CPU、MCU、AI 加速器以及高速接口结合。
SALDRAGON:工业、机器视觉与汽车电子
安路目前还提供 SALDRAGON 系列。
官方将 SALDRAGON 的主要应用定位在 工业控制、机器视觉、能源电力和汽车电子。
机器视觉是 FPGA 非常重要的应用方向之一。
摄像头产生的视频数据通常具有数据量大、持续输入以及实时处理要求高等特点。
FPGA 可以直接连接摄像头接口,然后同时执行颜色转换、图像裁剪、滤波、缩放、边缘检测以及数据格式转换。
由于 FPGA 可以并行处理像素,因此特别适合视频和机器视觉中的实时数据流。
FPGA 与视频处理
视频处理是安路多个 FPGA 系列都强调的应用方向。
例如 PH1A 和 PH1P 可以连接 DDR、MIPI、HDMI 以及高速通信接口,非常适合搭建视频处理平台。
在一个典型摄像头系统中,数据流可能是:
摄像头 → MIPI CSI-2 → FPGA → DDR → 图像处理 → HDMI 或网络输出。
FPGA 可以在数据进入 CPU 之前就完成大量实时计算,从而减少 CPU 负担并降低系统延迟。
FPGA 与 LED 显示
LED 大屏是 FPGA 的另一个典型应用。
安路 PH1P 官方应用方向中就包括 LED 显示。
大型 LED 屏幕包含成千上万甚至数百万个像素,需要非常精确地控制时序和数据发送。
FPGA 可以并行处理大量 LED 驱动信号,同时完成视频缓存、图像缩放、颜色转换和刷新控制。
这类任务非常适合 FPGA,而不是普通 MCU。
FPGA 与工业控制
安路的 SALEAGLE、SALDRAGON 以及部分 SALPHOENIX FPGA 都覆盖工业应用。
工业设备通常要求确定性,也就是说某个控制信号必须在规定时间内产生,而不能偶尔因为操作系统调度而延迟。
FPGA 的硬件电路可以实现非常确定的时序,因此非常适合运动控制、电机控制、工业通信和高速采样。
FPGA 与汽车电子
安路正在扩大 FPGA 在汽车电子中的应用,SALDRAGON 系列就明确面向汽车电子。
现代汽车拥有越来越多摄像头、显示屏、雷达和高速网络。
这些设备之间需要大量实时数据转换和协议桥接,因此 FPGA 可以用在仪表盘、车载显示、摄像头接口、传感器处理和车辆通信系统中。
汽车 FPGA 通常还需要满足更加严格的温度、可靠性和生命周期要求。
FPSoC 是什么?
除了 FPGA,安路还把 FPSoC 作为重要产品方向。
FPSoC 可以理解为 FPGA + SoC。
SoC 是 System on Chip,片上系统的缩写。
传统 FPGA 主要提供可编程逻辑,而 FPSoC 会把 CPU、FPGA、内存控制器、高速接口和各种外设整合到一个芯片或统一平台中。
这样软件工程师可以使用 C/C++ 编写 CPU 程序,硬件工程师则可以使用 Verilog 编写 FPGA 逻辑。
两部分通过高速片上总线协同工作。
TangDynasty:安路 FPGA 开发软件
安路提供自主开发的 TangDynasty,简称 TD FPGA 集成开发环境。
TangDynasty 支持 FPGA 设计输入、电路优化、综合、布局布线、分析和调试,并提供第三方验证工具接口。
EDA 是 Electronic Design Automation,电子设计自动化的缩写。
对于 FPGA 来说,EDA 软件会把工程师编写的 Verilog 或 VHDL 代码最终变成真正能够写入 FPGA 的 Bitstream。
FPGA 的开发流程
使用 TangDynasty 开发 FPGA 时,大致需要经历以下流程。
首先,工程师使用 Verilog 或 VHDL 编写硬件逻辑。
然后执行 Synthesis,也就是综合。
综合会把 HDL 代码转换成 LUT、寄存器、RAM、DSP 等 FPGA 内部资源。
之后进行 Placement,也就是布局,决定逻辑单元放在 FPGA 芯片中的什么位置。
接下来是 Routing,也就是布线,决定这些逻辑单元之间怎样连接。
最后生成 Bitstream,再通过下载器写入 FPGA。
FutureDynasty:FPSoC 开发平台
针对 FPSoC 和集成处理器的平台,安路还开发了 FutureDynasty,简称 FD。
FutureDynasty 已经支持 Softcore、SF1、DR1 和 PH1P35 等平台,可以快速创建 ARM 或 RISC-V 工程。
这反映出安路正在从传统 FPGA EDA 向 FPGA + CPU 的完整开发环境扩展。
过去 FPGA 工程师主要关注 RTL 和硬件。
现在 FPGA 芯片越来越多地集成 CPU,工程师还需要处理 C/C++ 软件、Bootloader、驱动程序以及嵌入式操作系统。
因此开发工具也必须同时支持硬件和软件。
安路 FPGA 开发板
安路还提供 SALDRAGON、SALPHOENIX、SALEAGLE、SALELF 和 SALSWIFT 等系列开发板以及下载器。
开发板非常重要,因为 FPGA 芯片本身往往采用 BGA 封装,普通学习者无法直接使用。
开发板会把 DDR、HDMI、MIPI、Ethernet、PCIe、USB、JTAG 和 GPIO 等接口全部设计好,工程师可以直接测试 FPGA 功能。
例如 PH1A 的 AP102 开发板提供 DDR3L、PCIe Gen3 x4、MIPI RX、HDMI、千兆以太网和 CAN 等接口,非常适合用于视频和高速数据处理实验。
安路 FPGA 的主要市场
安路 FPGA 目前覆盖的市场主要包括工业控制、通信设备、机器视觉、视频处理、LED 显示、汽车电子、能源电力、消费电子和 IoT。
这些市场有一个共同特点:很多任务要求低延迟、实时处理和大量并行 I/O。这正是 FPGA 最擅长的领域。
CPU 的优势是灵活的软件和复杂控制逻辑。
GPU 的优势是大规模数值计算。
FPGA 的优势则是可以按照应用需求直接构建定制硬件数据通路。
安路与 AMD/Xilinx、Intel/Altera 的区别
AMD/Xilinx 和 Intel/Altera 拥有非常完整的 FPGA 产品线,覆盖从小型 FPGA 到百万逻辑单元甚至数据中心级 FPGA。
安路目前的重点更多集中在中小型 FPGA、中高端通用 FPGA以及工业、视频、显示和通信等市场。
不过 SALPHOENIX 已经开始进入几十万 LUT、高速 SerDes、PCIe Gen3、DDR4 和 MIPI 等中高端技术领域。
从发展路线来看,安路并不是简单增加 FPGA 的逻辑规模,而是在同时增加高速接口、存储器接口和处理器硬核。
安路与高云的区别
安路科技与高云半导体都是中国 FPGA 市场中较有代表性的厂商,但两家的产品布局和发展路径并不完全相同。
高云拥有 LittleBee、Arora 等系列,并积极发展小型 FPGA、MIPI、高速 SerDes 和 RISC-V。
安路则形成 SALELF、SALEAGLE、SALPHOENIX、SALDRAGON 和 SALSWIFT 等系列,产品覆盖工业、显示、视频、通信和汽车等方向。
两家公司都在逐步向 FPGA + CPU、RISC-V、高速接口和高度集成平台发展。
因此未来中国 FPGA 市场的竞争已经不仅是“谁有更多 LUT”,还包括 EDA 工具、IP、SerDes、MIPI、DDR、PCIe、处理器以及生态系统。
安路科技公司信息
公司名称: 上海安路信息科技股份有限公司 / Anlogic Infotech Co., Ltd.
成立时间: 2011 年 11 月。
总部: 中国上海。
股票代码: 688107.SH。
上市时间: 2021 年,于上海证券交易所科创板上市。
主要产品: FPGA、FPSoC、EDA 软件、IP Core、开发板和下载器。
主要 FPGA 系列: SALDRAGON、SALPHOENIX、SALEAGLE、SALELF、SALSWIFT。
主要开发工具: TangDynasty FPGA 开发环境、FutureDynasty FPSoC 开发环境。
主要应用市场: 工业控制、机器视觉、LED 显示、视频处理、通信设备、汽车电子、能源电力、消费电子和 IoT。
总结
安路科技是中国 FPGA 市场中较早实现系列化产品布局的企业之一。
其 SALELF 系列主要覆盖小型和低功耗 FPGA,SALEAGLE 面向工业与显示市场,
SALPHOENIX 则向更大的逻辑规模、高速 SerDes、PCIe、DDR 和 MIPI 等方向发展,
而 SALDRAGON 和 SALSWIFT 又进一步覆盖机器视觉、汽车电子、消费电子和 RISC-V 等应用。
其中 SALPHOENIX 1A 已经达到最高约 400K LUT,并支持 12.5Gbps SerDes、PCIe Gen3、DDR3/DDR4 和高速 MIPI;
PH1P 则进一步集成 RISC-V MCU、片上大容量内存、MIPI D-PHY 和 PCIe 硬核。
从这些产品可以看到,现代 FPGA 已经不再只是“可编程逻辑”。
它正在逐渐变成一个集 可编程逻辑、CPU、存储器、高速接口和专用硬件加速于一体的计算平台。
安路科技的发展路线,也正从传统 FPGA 芯片逐步向 FPGA、FPSoC 和自主 EDA 工具组成的完整可编程芯片生态扩展。
