Xilinx：FPGA是未來電子設(shè)計(jì)中不可或缺的元素

?

無晶圓模式的開啟者
Xilinx成立于1984年，3年以后臺積電成立。無晶圓（Fabless）模式由臺積電發(fā)揚(yáng)光大，但無晶圓模式之濫觴實(shí)源于Xilinx。集成電路發(fā)明于1958年，隨后的20多年里發(fā)展迅速，不過此時(shí)的半導(dǎo)體公司都是整合元件制造商（IDM），每家半導(dǎo)體公司都有自己的制造工廠（也稱晶圓廠），制造工藝的繼續(xù)演進(jìn)使得很多半導(dǎo)體公司背上了沉重的資金包袱，要么不斷地投入資金改進(jìn)工藝和產(chǎn)線，要么逐漸被競爭對手甩開，退出半導(dǎo)體市場。

Xilinx的三位創(chuàng)始人之一的Bernie Vonderschmitt就曾飽受資金不足的困擾。Vonderschmitt在RCA（美國無線電公司）工作了30多年，他是被RCA的傳奇領(lǐng)袖David Sarnoff親自招來的。Vonderschmitt最早負(fù)責(zé)電視項(xiàng)目的研發(fā)，NTSC標(biāo)準(zhǔn)即是由Vonderschmitt的項(xiàng)目組制定的。由于在NTSC電視項(xiàng)目上表現(xiàn)出色，Vonderschmitt被任命為副總裁兼固態(tài)電子部門（Solid State Division）總經(jīng)理，負(fù)責(zé)RCA的半導(dǎo)體事業(yè)。

Ross Freeman（左）和 Bernie Vonderschmitt（右）

Vonderschmitt開創(chuàng)了無晶圓模式

在負(fù)責(zé)RCA半導(dǎo)體業(yè)務(wù)時(shí)，Vonderschmitt已經(jīng)感受到IDM模式的困境，由于經(jīng)常得不到RCA集團(tuán)的資金支持，RCA固態(tài)電子部門往往不能按時(shí)把新工藝和新技術(shù)推向市場。這種狀況在RCA公司的管理者由David Sarnoff的兒子Robert Sarnoff接任后尤其明顯，Robert Sarnoff明確半導(dǎo)體不是RCA的核心業(yè)務(wù)。

Vonderschmitt在1979年離開RCA，休息了一段時(shí)間后加入了Zilog，在Zilog遇到了Xilinx的另外兩位創(chuàng)始人Ross Freeman（FPGA的發(fā)明人)與Jim Barnett。

“如果我要做一家半導(dǎo)體公司，那么它一定是無晶圓模式的！”? Vonderschmitt發(fā)誓道，所以當(dāng)Freeman與Barnett找到他一起創(chuàng)業(yè)時(shí)，Vonderschmitt已經(jīng)想好了要請人來代工。他找的是與之相識十多年的日本精工總經(jīng)理草間三郎（Saburo Kasama），Vonderschmitt在RCA時(shí)曾將CMOS工藝授權(quán)給精工，精工以此工藝生產(chǎn)電子手表大獲成功。Vonderschmitt游說草間三郎，他說幫助Xilinx代工可以提高精工晶圓廠的產(chǎn)能利用率，并可把未來一部分產(chǎn)線投資轉(zhuǎn)嫁給Xilinx，如果Xilinx大獲成功精工也能獲益。這個(gè)協(xié)議能夠簽下主要依靠Vonderschmitt與草間三郎的友誼，整個(gè)合同只有兩頁，精工獲得了Xilinx FPGA在日本的獨(dú)家代理權(quán)。

制程越先進(jìn)，可選擇余地越小

憑借先進(jìn)的技術(shù)與商業(yè)模式，Xilinx發(fā)展迅速。2014財(cái)年收入達(dá)到24億美元，在FPGA市場占了超過50%的份額，其中28nm工藝FPGA市場份額更高達(dá)70%。FPGA的應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大，航空航天、軍事國防、通信、工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療、音視頻、廣播、計(jì)算與存儲、測試測量、汽車電子與消費(fèi)電子，幾乎所有的場合都可以見到FPGA的身影。

“FPGA應(yīng)用涵蓋了我們能夠想象到的所有業(yè)務(wù)”，Xilinx 大學(xué)計(jì)劃亞太區(qū)經(jīng)理陸佳華說，F(xiàn)PGA在并行計(jì)算與后期可配置方面的優(yōu)勢使得其在數(shù)據(jù)中心與軟件定義應(yīng)用（例如軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDNet、軟件定義SoC、軟件定義加速器SDAccel）等方面越來越受到重視，即使高端消費(fèi)電子領(lǐng)域，采用FPGA的例子也不鮮見，他舉了一個(gè)例子，韓國推出了一款電視，是3D/4K可選擇的，里面內(nèi)置了FPGA板卡，根據(jù)消費(fèi)者的需求，燒入不同映像（image）文件，電視就會(huì)相應(yīng)變成3D電視或4K電視。

半導(dǎo)體工藝的發(fā)展使得FPGA的集成度越來越高，從早期的FPGA與I/O和存儲器分開，到后來FPGA把I/O和存儲器集成在一起，現(xiàn)在的趨勢是把處理器也與FPGA集成在一起，成為系統(tǒng)集成芯片(SoC)。用Xilinx的話說就是：可編程系統(tǒng)開創(chuàng)了系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)的新時(shí)代。

?

Xilinx Zynq系列產(chǎn)品就代表了這種發(fā)展方向，Zynq是業(yè)界首款全可編程SoC，最新的Zynq基于Xilinx UltraScale MPSoC架構(gòu)，集成了ARM Cortex A53硬核、ARM Cortex R5實(shí)時(shí)處理器、Mali GPU、UltraScale FPGA、包括USB3.0與千兆以太網(wǎng)在內(nèi)多種高速接口、電源管理、硬件安全以及全套的軟件開發(fā)環(huán)境。Zynq系列不只是芯片，更是一個(gè)完整的開發(fā)平臺。

“Zynq與鋅的英文發(fā)音相同，鋅是人體必需的元素，Xilinx認(rèn)為FPGA也是未來電子設(shè)計(jì)中不可或缺的元素?！?陸佳華說道。

Xilinx產(chǎn)品路線圖

工藝的發(fā)展導(dǎo)致開發(fā)與制造成本不斷上升，而Xilinx堅(jiān)守高毛利市場使得它的產(chǎn)品出貨量不會(huì)像手機(jī)應(yīng)用處理器的量一樣大。為控制成本，進(jìn)入20nm以后，Xilinx的產(chǎn)品線逐漸減少，從之前的低中高Artix、Kintex、Virtex，到將來會(huì)只保留Virtex一條產(chǎn)品線。

FPGA教育，從培養(yǎng)興趣開始
美國電子工程人員流失情況嚴(yán)重，據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)電子/計(jì)算機(jī)的學(xué)生，畢業(yè)后從事本行業(yè)的不到20%，畢業(yè)四年后還從事本行業(yè)的不到10%。每一個(gè)新人進(jìn)入電子行業(yè)的同時(shí)，有2~3名工程師離開了電子業(yè)，因此美國現(xiàn)在電子工程崗位嚴(yán)重缺人。

對于這種狀況，Xilinx認(rèn)為激發(fā)學(xué)生對于電子工程的興趣應(yīng)該放在第一位。電子工程本質(zhì)上是應(yīng)用科學(xué)，學(xué)生們不可能僅通過課堂上的理論學(xué)習(xí)就能夠在以后的工作中游刃有余，必須通過大量實(shí)際項(xiàng)目的實(shí)戰(zhàn)演練，才能夠在以后的項(xiàng)目開發(fā)中得心應(yīng)手。

而大多數(shù)的學(xué)生缺乏這樣的實(shí)戰(zhàn)鍛煉的機(jī)會(huì)，工作后一接觸項(xiàng)目往往有畏難情緒，這也是不少人在工作四年之內(nèi)改行的原因。

Xilinx大學(xué)計(jì)劃亞太區(qū)經(jīng)理陸佳華為ECBC學(xué)員進(jìn)行培訓(xùn)

Xilinx的大學(xué)計(jì)劃就是從培養(yǎng)學(xué)生的興趣著手，陸佳華認(rèn)為首先要讓學(xué)生感興趣，然后學(xué)生才會(huì)有意愿投身到電子產(chǎn)業(yè)。這項(xiàng)從1985年就開始的項(xiàng)目，目前已經(jīng)在全球1600所大學(xué)中展開，舉辦競賽、搭建社區(qū)、提供開源項(xiàng)目供學(xué)生和工程人員參考，Xilinx竭盡全力改善FPGA的產(chǎn)業(yè)教育環(huán)境。

這次陸佳華即專程來為ECBC實(shí)戰(zhàn)營的學(xué)員們進(jìn)行Xilinx FPGA的培訓(xùn)，他在現(xiàn)場為ECBC學(xué)員展示了以往Xilinx大學(xué)計(jì)劃的一些項(xiàng)目，引起了學(xué)員們極大的興趣，雙方互動(dòng)非常熱烈。陸佳華認(rèn)為ECBC實(shí)戰(zhàn)營代表了電子工程教育的新方向，以后雙方可以合作的機(jī)會(huì)很多，唯有喚醒學(xué)生對于電子產(chǎn)業(yè)的興趣，通過實(shí)戰(zhàn)鍛煉學(xué)生的實(shí)際能力，才能有大量合格的工程人才源源不斷的輸入到工程界，才能保證電子產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

ECBC實(shí)戰(zhàn)營（www.ecbcamp.com）:以實(shí)際產(chǎn)品為切入點(diǎn)，通過實(shí)際產(chǎn)品解耦信號鏈各個(gè)節(jié)點(diǎn)中的重點(diǎn)技術(shù)、產(chǎn)品、設(shè)計(jì)思路，同時(shí)會(huì)在整個(gè)實(shí)戰(zhàn)過程中鍛煉每個(gè)學(xué)員的項(xiàng)目分割能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)能力、表達(dá)演講能力等綜合素養(yǎng)。借助三個(gè)月的高強(qiáng)度、快節(jié)奏的系統(tǒng)性實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練，讓真正熱愛電子技術(shù)的學(xué)生、工程師、創(chuàng)客迅速積累真正優(yōu)秀工程師和技術(shù)管理者應(yīng)該具備的專業(yè)技能、全局思維、職業(yè)素養(yǎng)，不僅讓學(xué)員走向?qū)嶋H工作崗位后迅速適應(yīng)、迅速成為職場的中堅(jiān)力量，更為學(xué)員未來成為技術(shù)型管理人才和技術(shù)型創(chuàng)業(yè)人才奠定必要、堅(jiān)實(shí)的綜合基礎(chǔ)。ECBC實(shí)戰(zhàn)營二期詳情

更多內(nèi)容，請?jiān)L問與非網(wǎng)FPGA專區(qū)