平台 FPGA 的发展带来了什么？

平台FPGA的发展带来了什么？

Will The Evolution of PlatformFPGAs?

当今多平台FPGA动摇 ASIC/ASSP 供应商。

作者 Richard Sevcik

赛灵思公司可编程逻辑系统与知识产权/内核及软件解决方案部执行副总裁

　　有关 FPGA 是否是 ASIC 和 ASSP 可行替代品的争论已经持续了近十年。iSupply、Gartner Dataquest 及其它业界分析师的研究表明当前正处在 ASIC 设计新客户不断减少，FPGA 设计新客户不断增多的趋势当中。

　　基于 90 nm 工艺制造的下一代平台 FPGA 器件极大地扩展了高性能处理和系统集成的功能选择。随着一些新的应用解决方案的制定，它们将继续推动 ASIC 设计新客户进一步减少。

　　新千年伊始，业界第一款平台 FPGA Xilinx Virtex-II 和 Virtex-II Pro 器件的推出引发了新一轮的争论。这些高性能器件，凭借其灵活的器件集成能力、可编程 I/O、以及大大降低的整体设计成本，将促进引入和建立 SoC 设计方法论，并迅速取代无数 ASIC SoC 设计。

00 Xcell 杂志 2005 年一季刊

　　高性能 RISC CPU、块 RAM、多千兆位高速串行 I/O、专用 DSP 功能、以及其它系统增强的增加，促成了技术进步，进一步巩固了平台 FPGA 相对于对应的ASIC SoC设计的上升势头。然而，要在某个专用领域获得高性能 DSP、处理或连接特性，设计人员却往往不得不购买最大、最贵的器件。大器件可以拥有最多的先进特性，而在小器件中则有所减缩。

　　今天，赛灵思又发布了一种新的面向领域优化的多平台 FPGA 系列-- Virtex-4(tm) 系列，该系列具有可根据所需特性和成本目标进行多维应用增减的能力。结合创新的柱形架构方法与工艺技术的进步 (90 nm/300 mm)，赛灵思已做好准备，超越 51 亿美元的可编程逻辑市场，进入到 840 亿美元 ASIC 和 ASSP 市场中攫取额外的份额（来源：Gartner Dataquest 2007）。

正确的组合

　　基于革命性的高级硅片组合模块(ASMBL) 柱形架构方法，赛灵思公司如今可以经济地开发多种FPGA平台，每一种采用不同的特性组合。这样，就可以为某个特定应用领域对专用平台进行专门优化，如逻辑、DSP、连接性以及嵌入式处理等，以满足以前只能用 ASIC、ASSP 和类似器件实现的应用要求，同时从本质上保持可编程特性。

　　设计人员或设计团队不仅多了一种选择理想平台的机会，而且他们还可以选择恰好适合其应用的特性组合的器件尺寸，从而以最低的成本获得所需的功能和性能。

　　这种独一无二的创建优化应用领域子系统的灵活性和能力，为 FPGA 确立了更高的标准。

　　可同时进行硬件和软件编程的器件提供了比 ASIC 或 ASSP 器件更多的灵活设计选择。在开发进程中对系统架构随时进行重新检查、更改或增强的能力为满足应用要求提供了最强大的工具套件。

　　设计人员可以利用这一相同功能对硬件进行现场开发，从而满足新要求或避免昂贵的硬件升级。鉴于当前存在许多新兴和竞争标准的现实，这种灵活性显得极为重要。

“总成本”优势

　　FPGA 在降低成本和使 FPGA 技术适合更广泛的应用方面展示了清晰和持续的趋势。90 nm 硅加工技术与 300 mm 晶圆的结合形成累积效果：每晶圆上的管芯数 (die-per-wafer) 比以前的器件提高了五倍。提高每晶圆管芯数与架构集成相结合，可实现系统成本的大幅降低。

　　世界上没有任何两个人使用同样的技术、系统或软件，他们也不预定或也不希望使用同样的内容。

　　ASIC 和 ASSP 成本高，设计时间长，因而使它们的主要用途局限于经过验证的具有低风险、极高批量的应用。ASIC 开发成本的急速和显著上升，为平台 FPGA 在当今前沿应用中的应用提供了明显的优势。具有零非重复设计成本 (NRE) 的总成本优点使得大批量 ASIC 或 ASSP的弃用率上升，前所未有地转而采用 FPGA。

结论

　　面向领域优化的多平台 FPGA 在加快 FPGA 技术进入许多新应用领域方面具有革命性意义。降低的风险、大大缩短的设计周期、以及零 NRE 等组合优点，很快就会使除了最大批量应用之外的所有应用从基于单元的 ASIC 设计向更为灵活、宽容的架构转移，比如当今面向领域优化的 FPGA。