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有人把它比作集成電路領(lǐng)域的“橡皮泥”,還有人稱其為可編程的“萬能芯片”,作為四大通用集成電路芯片之一,其重要性與 CPU、存儲器、DSP 齊平。
它是何方神圣?
我們來了解一下。
FPGA,即現(xiàn)場可編程門陣列,它是在 PAL、GAL、CPLD 等可編程器件的基礎(chǔ)上進一步發(fā)展的產(chǎn)物,是作為專用集成電路領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的,是指一切通過軟件手段更改、配置器件內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)和邏輯單元,完成既定設(shè)計功能的數(shù)字集成電路。既解決了定制電路的不足,又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點。
特別是在云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)成為電子信息產(chǎn)業(yè)新熱點之際,F(xiàn)PGA 在這些領(lǐng)域之中都發(fā)揮著不可替代的作用。中國既是 FPGA 的重要應(yīng)用市場,也在 FPGA 產(chǎn)業(yè)上具有一定的基礎(chǔ)。近年來,中國廠商在國際 FPGA 產(chǎn)業(yè)生態(tài)中開始擁有著相應(yīng)地位。國家在扶持 CPU、存儲器等集成電路產(chǎn)業(yè)之后,提前布局大數(shù)據(jù)、云計算產(chǎn)業(yè),推動 FPGA 的發(fā)展已箭在弦上。
FPGA 的優(yōu)勢和不足
FPGA 優(yōu)點包括可編程靈活性高、開發(fā)周期短、并行計算效率高等。
可編程靈活性高:與 ASIC 的全定制電路不同,F(xiàn)PGA 屬于半定制電路。理論上,如果 FPGA 提供的門電路規(guī)模足夠大,通過編程可以實現(xiàn)任意 ASIC 和 DSP 的邏輯功能。另外,編程可以反復(fù),不像 ASIC 設(shè)計后固化不能修改。所以,F(xiàn)PGA 的靈活性也較高。實際應(yīng)用中,F(xiàn)PGA 的現(xiàn)場可重復(fù)編程性使開發(fā)人員能夠用軟件升級包通過在片上運行程序來修改芯片,而不是替換和設(shè)計芯片(設(shè)計和時間成本巨大),甚至 FPGA 可通過因特網(wǎng)進行遠程升級。
開發(fā)周期短:ASIC 制造流程包括邏輯實現(xiàn)、布線處理和流片等多個步驟,而 FPGA 無需布線、掩模和定制流片等,芯片開發(fā)流程簡化,F(xiàn)PGA 比 ASIC 的設(shè)計流程大幅減小。
并行計算效率高:FPGA 屬于并行計算,一次可執(zhí)行多個指令的算法,而傳統(tǒng)的 ASIC、DSP 甚至 CPU 都是串行計算,一次只能處理一個指令集,如果 ASIC 和 CPU 需要提速,更多的方法是增加頻率,所以 ASIC、CPU 的主頻一般較高。FPGA 雖然普遍主頻較低,但對部分特殊的任務(wù),大量相對低速并行的單元比起少量高效單元而言效率更高。另外,從某種角度上說,F(xiàn)PGA 內(nèi)部其實并沒有所謂的“計算”,最終結(jié)果幾乎是類似于 ASIC“電路直給”,因此執(zhí)行效率就大幅提高。
目前制約 FPGA 發(fā)展的主要因素分別是:成本、功耗和編程設(shè)計。
成本:對于小批量多批次的專用控制設(shè)別(如雷達、航天飛機、汽車電子、路由器,這些高價值、批量相對較小、多通道計算的專用設(shè)備)采用 FPGA 更加經(jīng)濟劃算。但是,對于流片量大(大概 5 萬次以上)的芯片,F(xiàn)PGA 成本更高,隨著流片量的增加成本越來越高。
功耗:FPGA 中的芯片的面積比 ASIC 更大,這是因為 FPGA 廠商并不知道下游的具體需求應(yīng)用,故在芯片中裝入規(guī)模巨大的門電路(其實很多沒有使用到),行業(yè)深度報告:FPGA—大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)時代大有可為國防、汽車等,這些領(lǐng)域?qū)?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E4%BD%8E%E5%8A%9F%E8%80%97/">低功耗要求不高。
編程設(shè)計:FPGA 的發(fā)展中,軟件將占據(jù) 60%的重要程度。除了考慮芯片架構(gòu),編程設(shè)計時還要考慮應(yīng)用場景多樣性、復(fù)雜性和效率。FPGA 編程需要采用的專用工具進行 HDL 編譯,再燒錄至 FPGA 中,其技術(shù)門檻非常高。
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FPGA 應(yīng)用領(lǐng)域
具體細分領(lǐng)域來看,在 FPGA 被用于深度學(xué)習(xí)之前,F(xiàn)PGA 主要有 3 大應(yīng)用方向:通信設(shè)備的高速接口電路設(shè)計;數(shù)字信號處理方向 / 數(shù)學(xué)計算方向,包括圖像處理,雷達信號處理,醫(yī)學(xué)信號處理等,優(yōu)勢是實時性好,用面積換速度,比 CPU 快的多;SOPC,即利用 FPGA 這個平臺搭建的一個嵌入式系統(tǒng)的底層硬件環(huán)境,然后設(shè)計者在上面進行嵌入式軟件開發(fā)。
FPGA 國內(nèi)外廠商對比
國際領(lǐng)先廠商
FPGA 市場前景誘人,但是門檻之高在芯片行業(yè)里無出其右。
1984 年 Xilinx(賽靈思)剛剛創(chuàng)造出 FPGA 時,它還是簡單的膠合邏輯芯片,而如今在信號處理和控制應(yīng)用中,它已經(jīng)取代了自定制專用集成電路(ASIC)和處理器。
短短 30 多年的發(fā)展中,超過上百家行業(yè)巨頭先后斥資數(shù)十億美元,前赴后繼地嘗試登頂 FPGA 高地,不過最后大部分都鎩羽而歸。其中不乏英特爾、IBM、德州儀器、摩托羅拉、飛利浦、東芝、三星這樣的行業(yè)巨鱷,但目前在 FPGA 領(lǐng)域,Xilinx(賽靈思)、Altera(阿爾特拉)、Lattice(萊迪思)、Microsemi(美高森美)保持領(lǐng)先地位,四家廠商共計擁有超過 10000 件專利,占總量 60%以上,其中,Xilinx 和 Altera 長期穩(wěn)坐第一第二的位置,兩家公司共占有近 90%的市場份額,專利達到 6000 余項之多,這兩家公司一直以來是市場和技術(shù)的領(lǐng)頭羊。
FPGA 是一個技術(shù)密集型的行業(yè),沒有堅實的技術(shù)功底,很難形成有競爭力的產(chǎn)品??梢哉f,F(xiàn)PGA 是全球芯片設(shè)計業(yè)最需要技術(shù)和壟斷突破的產(chǎn)品之一,在所有的芯片領(lǐng)域中屬于最難以突破和打破格局的技術(shù)產(chǎn)品。這也是 FPGA 市場多年來被四大巨頭 Xilinx(賽靈思)、Altera(阿爾特拉)、Lattice(萊迪思)、Microsemi(美高森美)基本壟斷的原因。
但是,賽靈思和 Altera 雖然控制世界將近 90%的 FPGA 市場,但是他們的產(chǎn)品大多以純 FPGA 為主?!捌脚_化”已成為 FPGA 一個發(fā)展趨勢,盡管賽靈思和 Altera 在 FPGA“平臺化”方面在最近幾年也有涉及,但概念和特點比較簡單,沒有完全形成氣候。
下面來簡單介紹一下賽靈思和 Altera 兩家廠商情況。
賽靈思:發(fā)明的 FPGA 顛覆了半導(dǎo)體世界,創(chuàng)立了 Fabless(無晶圓廠)的半導(dǎo)體模式。Xilinx 的產(chǎn)品組合融合了 FPGA、SoC 和 3DIC 系列 All Programmable 器件,以及全可編程的開發(fā)模型,包括軟件定義的開發(fā)環(huán)境等。產(chǎn)品支持?5G?無線、嵌入式視覺、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和云計算所驅(qū)動的各種智能、互連和差異化應(yīng)用。
從 FPGA 發(fā)展至今一直在行業(yè)中保持領(lǐng)先,公司產(chǎn)品縱向布局各個制程,以滿足復(fù)雜度不同的各種應(yīng)用。
賽靈思公司目前在中國內(nèi)地設(shè)有 6 家辦事處,公司很多項重要的區(qū)域性業(yè)務(wù)均以中國為基地。亞太區(qū)技術(shù)支持中心設(shè)在上海。另外,針對中國快速發(fā)展的 PLD 市場,賽靈思特別成立了兩個專門的產(chǎn)品小組分別負責(zé)數(shù)字信號處理和低成本消費電子解決方案的開發(fā)。賽靈思還在深圳和上海均建立了應(yīng)用中心和實驗室,負責(zé) DSP(數(shù)字信號處理)和低成本解決方案的開發(fā)和客戶支持。
他們的主要業(yè)務(wù)包括 DSP、嵌入式、無線、視頻和監(jiān)測等應(yīng)用的 IP(知識產(chǎn)權(quán))開發(fā)、參考解決方案設(shè)計和整體解決方案設(shè)計。目前在中國內(nèi)地市場,賽靈思公司與三大分銷合作伙伴包括安富利、好利順和世健科技一起為該地區(qū)日益增長的 FPGA 用戶需求提供專業(yè)快捷的支持。
同時,作為一家知名的無生產(chǎn)線半導(dǎo)體企業(yè),賽靈思公司將其低成本的 CPLD(復(fù)雜的 PLD)系列的生產(chǎn)外包給國內(nèi)領(lǐng)先代工廠和艦科技。 拓展業(yè)務(wù)領(lǐng)域 加大中國投入。
Altera:是世界上“可編程芯片系統(tǒng)”(SOPC)解決方案倡導(dǎo)者。結(jié)合帶有軟件工具的可編程邏輯技術(shù)、知識產(chǎn)權(quán)(IP)和技術(shù)服務(wù),在世界范圍內(nèi)為 14,000 多個客戶提供高質(zhì)量的可編程解決方案。2015 年,英特爾宣布以 167 億美元收購 FPGA 廠商 Altera。這是英特爾公司歷史上規(guī)模最大的一筆收購。隨著收購?fù)瓿?,Altera 將成為英特爾旗下可編程解決方案事業(yè)部。在和 Xilinx 的制程戰(zhàn)之爭中,兩家巨頭各領(lǐng)風(fēng)騷。
Altera 自進入中國之日起,就一直不斷加大在中國市場的投入。早在 2000 年,Altera 公司就宣布在中國上海成立亞太區(qū)技術(shù)支援中心,這一舉措體現(xiàn)了 Altera 對亞太區(qū)特別是中國的長期投資策略。
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中國 FPGA 機遇何在?
中國 FPGA 市場國產(chǎn)化率非常低,政府部門國產(chǎn)應(yīng)用率不足 30%,還有很大提升空間,商用市場國產(chǎn)化率就更低,形勢不容樂觀。
為了滿足經(jīng)濟發(fā)展和國防需求,打破國外壟斷,中國政府多年來投入了數(shù)百億科研經(jīng)費,通過逆向工程方式仿制美國對我國禁運的 FPGA 產(chǎn)品。
不過,由于全球絕大部分 FPGA 專業(yè)人才集中在前幾家龍頭廠商,其它廠商人才匱乏,再加上 FPGA 開發(fā)需要最先進的制造封測工藝、軟件開發(fā)難度大、IP 多且雜,需要大量應(yīng)用才能支撐市場,因此中國目前的發(fā)展存在嚴重滯后的問題。
當然,這也是國內(nèi)廠商的發(fā)展機會,從信息、產(chǎn)業(yè)和國防安全等方面考慮,中國不僅需要自主 FPGA,而且還需要將其快速國產(chǎn)化。
我們不得不承認國產(chǎn) FPGA 產(chǎn)業(yè)與國際巨頭還存在較大的差距,不論從產(chǎn)品性能、功能、功耗、軟件、應(yīng)用支撐以及成本上都有差距。
但是,中國擁有超過 50 億元的 FPGA 市場。中國的可編程器件市場將持續(xù)保持年均 30%以上的增長速度。諸如航天航空、信息安全、知識產(chǎn)品保護等國內(nèi)一些重要研究部門急需也長期需要 FPGA 用于國家安全和重點應(yīng)用。
此外,中國電子產(chǎn)品市場要求敏捷快速的研發(fā)周期和少量多樣的產(chǎn)品形態(tài),最適合 FPGA 應(yīng)用。以及在 AI、IoT、5G 快速發(fā)展和即將商用的情況下,預(yù)計將帶來龐大的 FPGA 增量市場,而這也是國內(nèi)廠商快速切入的時機。
因此,中國 FPGA 產(chǎn)業(yè)享有巨大的發(fā)展空間,機遇與挑戰(zhàn)并存。
據(jù)了解,國內(nèi)目前有以紫光同創(chuàng)、京微雅格、高云半導(dǎo)體、京微齊力、上海安路、AGM、上海復(fù)旦微等為代表的數(shù)家國產(chǎn) FPGA 玩家。但是,國內(nèi) FPGA 以偏低端的 CPLD 和小規(guī)模 FPGA 器件為主,市場占有率低。
紫光同創(chuàng)
紫光同創(chuàng)系紫光集團下屬紫光國微的子公司,專業(yè)從事可編程邏輯器件(FPGA、CPLD 等)研發(fā)與生產(chǎn)銷售工作,產(chǎn)品市場覆蓋通信網(wǎng)絡(luò)、信息安全、人工智能、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。該公司目前的主打產(chǎn)品為 Titan 系列高性能 FPGA,已廣泛應(yīng)用于通信、信息安全等領(lǐng)域。
此外,紫光集團想通過購買 Lattice 快速發(fā)展,受到美國外國投資委員會(CFIUS)的審查和特朗普政府的反對后收購以失敗告終。
京微雅格
京微雅格公司聚集了最早在 FPGA 行業(yè)耕耘與嘗試的一批技術(shù)精英,他們采用了 SoC FPGA 的戰(zhàn)略,片上整合了 DSP、Memory、MCU 等單元的 CME-GM7 系列,試圖通過整合的優(yōu)勢打破 FPGA 市場的壁壘。有兩條產(chǎn)品線:1、自身從頭研發(fā)的,面向中低端市場的金山系列;2、收購美國 CSwitch 的產(chǎn)品線,面向高速通信市場。
FPGA 對技術(shù)支持的門檻相當高,由于京微雅格沒有辦法做到 Pin-Pin,所以需要每一個產(chǎn)品都要有技術(shù)工程師保持長時間的維護和跟進,但是產(chǎn)品的成功率還可能不到 10%,這樣的市場環(huán)境下,公司會陷入非常被動的局面,長時間的戰(zhàn)略失誤讓京微雅格陷入了人才、資本和發(fā)展僵局。
京微雅格的失敗有很多值得思考的地方,F(xiàn)PGA 產(chǎn)業(yè)的成功不僅在產(chǎn)品,還在于產(chǎn)品線的生態(tài)系統(tǒng)平臺建設(shè)。這個生態(tài)系統(tǒng)平臺包括:FPGA 芯片、EDA 工具、IP 庫……缺一不可。完善的生態(tài)系統(tǒng)能夠提供給用戶更全面的設(shè)計資源,從而突出系統(tǒng)優(yōu)勢,迅速適應(yīng)各種市場應(yīng)用變化,快速搶占市場高地。同時,市場上的認可是決定芯片廠商能不能在高速的產(chǎn)品迭代中實現(xiàn)技術(shù)和資金的積累的重要因素,任何不被市場接受的高性能產(chǎn)品都是失敗的。
京微雅格在 FPGA 上的努力和成果給了本土后繼者很大的動力;京微雅格很多的技術(shù)研究人員在進入了后續(xù)成立的上海安路科技,AGM 和高云半導(dǎo)體團隊里。也就是說,京微雅格在中國 FPGA 領(lǐng)域的開山鼻祖一樣的存在使得散亂后的技術(shù)人才分散都國內(nèi)其余的公司中,成為了人才與技術(shù)的黃埔軍校。
高云半導(dǎo)體
高云半導(dǎo)體成立于 2014 年,是一家專業(yè)從事國產(chǎn)現(xiàn)場可編程邏輯器件(FPGA)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化為核心,旨在推出具有核心自主知識產(chǎn)權(quán)的民族品牌 FPGA 芯片,提供集設(shè)計軟件、IP 核、參照設(shè)計、開發(fā)板、定制服務(wù)等一體化完整解決方案的高科技企業(yè)。
其 CEO 朱璟輝和 SVP 宋寧都來自于 Lattice 團隊,朱璟輝從清華大學(xué)畢業(yè)后,1996 年 -2011 年任職 Lattice,歷經(jīng)七代 FPGA 產(chǎn)品的研發(fā),曾獲得 11 項美國專利,5 項中國專利,目前還是科技部 863 計劃的可編程器件重大專項的技術(shù)負責(zé)人。另一個核心人物宋寧除了任職 Lattice 高工,還任職過 Cadence 高工。
目前負責(zé)高云半導(dǎo)體 FPGA 全流程軟件開發(fā),對 FPGA 架構(gòu)、硬件設(shè)計、軟件研發(fā)同步開發(fā)有獨到經(jīng)驗。所以,Synopsys 為高云提供前 SynplifyPro 高云版端軟件軟件,也是中國唯一由新思授權(quán)的 FPGA 前端軟件。
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京微齊力
京微齊力公司成立于 2017 年 6 月,旨在打造一個涵蓋可編程 FPGA 內(nèi)核,異構(gòu)計算與存儲架構(gòu)、芯片設(shè)計、軟件開發(fā)、系統(tǒng) IP 應(yīng)用,成為國內(nèi)以 FPGA 先進架構(gòu) / 芯片 / 軟件 / 算法 / 方案為核心技術(shù)的未來異構(gòu)可編程計算芯片的公司。
在未來,京微齊力將持續(xù)在 FPGA 上面深耕,另外還加強在 eFPGA,人工智能芯片、異構(gòu)平臺芯片等領(lǐng)域布局,先在中低端的小容量站穩(wěn)腳跟,然后再往高端前進。
上海安路科技
上海安路信息科技有限公司成立于 2011 年,總部位于浦東張江,創(chuàng)始人為文余波,公司創(chuàng)始人及核心團隊來自海外高級技術(shù)管理人才、國外 FPGA 公司產(chǎn)品開發(fā)骨干以及學(xué)術(shù)界資深 FPGA 科研人員組成,參與開發(fā)過多款世界領(lǐng)先的 FPGA 芯片和最好的 EDA 開發(fā)系統(tǒng),具有很強的研究能力和設(shè)計水準。
此外,華大半導(dǎo)體作為國內(nèi)最大的國產(chǎn) EDA 軟件商華大九天與安路科技在 EDA 工具上的合作空間,包括互補性上,具有較大的想象力。
AGM
上海遨格芯微電子有限公司(AGM)成立于 2012 年,是國內(nèi)領(lǐng)先的以可編程邏輯技術(shù)為基礎(chǔ),提供應(yīng)用市場 SoC 芯片的半導(dǎo)體集成電路無生產(chǎn)線設(shè)計公司。由來自美國硅谷知名可編程邏輯芯片企業(yè)的團隊和國內(nèi)資深工程團隊創(chuàng)辦。AGM 是以開發(fā)自主產(chǎn)權(quán)的編譯軟件開始,兼容切入現(xiàn)有 FPGA 軟件的生態(tài)鏈。
通過最近幾年的不斷地產(chǎn)品迭代和市場擴展,AGM 悄悄地積累了比較穩(wěn)定的客戶,產(chǎn)品線也開始豐富起來,成為了國內(nèi) FPGA 的一批發(fā)展迅猛的黑馬。
上海復(fù)旦微
復(fù)旦微在這個領(lǐng)域有近二十年的研究和發(fā)展經(jīng)驗。公司前期研制出的自主知識產(chǎn)權(quán)千萬門級 FPGA 產(chǎn)品,突破了在傳統(tǒng)集成電路設(shè)計基礎(chǔ)上的高可靠性設(shè)計,經(jīng)過測試,其高可靠性能處于國際領(lǐng)先地位。且已成功應(yīng)用于我國衛(wèi)星導(dǎo)航、載人航天等重大工程項目中,解決了我國高可靠 FPGA 禁運的難題。
據(jù)消息透露,復(fù)旦微正在研制新一代自主知識產(chǎn)權(quán)億門級 FPGA 產(chǎn)品。該產(chǎn)品采用了全新的億門級 FPGA 創(chuàng)新架構(gòu),并集成了專用超高速串并轉(zhuǎn)換模塊、高靈活可配置模塊、專用數(shù)字信號處理模塊、高速內(nèi)部存儲模塊、可配置時鐘模塊等適用億門 FPGA 應(yīng)用的模塊電路,其各類指標均已達國際同類產(chǎn)品先進水平。該億門級系列產(chǎn)品的成功研制填補了國內(nèi)超大規(guī)模億門級 FPGA 的空白,可滿足我國對國防、航空、航天、通信、醫(yī)療等領(lǐng)域 FPGA 器件的迫切需求。
除了以上廠商外,另外還有一些相關(guān)研究所和企業(yè)也在投入到 FPGA 領(lǐng)域進行研究。在這個不算大的領(lǐng)域百花齊放,百家爭鳴。
差距明顯,但仍需繼續(xù)前行
目前活躍在市場的國產(chǎn) FPGA 產(chǎn)品中,多以中低密度產(chǎn)品為主。國產(chǎn)廠商在中高密度 FPGA 的技術(shù)水平與國際領(lǐng)先廠商相比,在硬件設(shè)計和軟件方面還有一定的差距。
從芯片角度看,國內(nèi)的 FPGA 與國際廠商有兩代半的工藝線?,F(xiàn)在國際廠商已經(jīng)在 16nm 產(chǎn)品上量產(chǎn)了,而國內(nèi)廠商目前只做到 40nm,28nm 產(chǎn)品還在推進階段。
如果從軟件和生態(tài)方面看,國內(nèi) FPGA 企業(yè)與國際領(lǐng)先廠商之間更是有八到十年的差距。如果想追上,尤其是在中高密度產(chǎn)品上追上國際領(lǐng)先者,國內(nèi) FPGA 廠商還需要很長的一段路要走。
雖然差距很明顯,但對于國內(nèi)廠商來說,負重前行是一種必然的使命。盡管 FPGA 全球市場銷售額近年來的年增長率一直徘徊在個位數(shù),但其進入各類新興市場如大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算、硬件加速、汽車自動駕駛以及消費等領(lǐng)域的速度卻非常吸引眼球,乃至人們對 FPGA 特別是國產(chǎn) FPGA 的未來發(fā)展充滿期待,資本進入該領(lǐng)域也日趨活躍。
當前,在國家大力支持集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的環(huán)境下,對于尚不夠強大的中國 FPGA 企業(yè)來說不失為黃金發(fā)展時機,如何把握機會快速做大做強將是對每一家企業(yè)的考驗。
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FPGA 現(xiàn)狀和趨勢
現(xiàn)狀
通用處理器(CPU)的摩爾定律已入暮年,而機器學(xué)習(xí)和 Web 服務(wù)的規(guī)模卻在指數(shù)級增長。人們使用定制硬件來加速常見的計算任務(wù),然而日新月異的行業(yè)又要求這些定制的硬件可被重新編程來執(zhí)行新類型的計算任務(wù)。
當今,半導(dǎo)體市場格局已成三足鼎立之勢,F(xiàn)PGA,ASIC 和 ASSP 三分天下。市場統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,F(xiàn)PGA 已經(jīng)逐步侵蝕 ASIC 和 ASSP 的傳統(tǒng)市場,并處于快速增長階段。
FPGA 常年來被用作專用芯片(ASIC)的小批量替代品,隨著近年來在各大科技公司的數(shù)據(jù)中心大規(guī)模部署,以同時提供強大的計算能力和足夠的靈活性。
FPGA 已在全球七大數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)部署,F(xiàn)PGA 最大的優(yōu)點是動態(tài)可重配、性能功耗比高,非常適合在云端數(shù)據(jù)中心部署。
當在數(shù)據(jù)中心部署之后,F(xiàn)PGA 可以根據(jù)業(yè)務(wù)形態(tài)來配合不同的邏輯實現(xiàn)不同的硬件加速功能。
近兩年,全球七大超級云計算數(shù)據(jù)中心包括 IBM、Facebook、微軟、AWS 以及 BAT 都采用了 FPGA 服務(wù)器。在這方面,中國和美國處以同一起跑線。
未來趨勢
FPGA 作為一種可編程邏輯器件,在短短二十多年中從電子設(shè)計的外圍器件逐漸演變?yōu)閿?shù)字系統(tǒng)的核心。伴隨半導(dǎo)體工藝技術(shù)的進步,F(xiàn)PGA 器件的設(shè)計技術(shù)取得了飛躍發(fā)展及突破。通過 FPGA 器件的發(fā)展歷程來看,今后仍將朝下以下幾個方向發(fā)展:
- 高密度、高速度、寬頻帶、高保密;
- 低電壓、低功耗、低成本、低價格;
- IP 軟 / 硬核復(fù)用、系統(tǒng)集成;
- 動態(tài)可重構(gòu)以及單片集群;
- 緊密結(jié)合應(yīng)用需求,多元化發(fā)展。
此外,集成了 FPGA 架構(gòu)、硬核 CPU 子系統(tǒng)(ARM/MIPS/MCU)及其他硬核 IP 的芯片已經(jīng)發(fā)展到了一個“關(guān)鍵點”,它將在今后數(shù)十年中得到廣泛應(yīng)用,為系統(tǒng)設(shè)計人員提供更多的選擇。
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