新出現(xiàn)的SoC FPGA上的策略考慮

這一關(guān)鍵點的主要推動因素包括：過渡到并行和多核處理，以提高功效;FPGA成為前沿的新半導(dǎo)體工藝技術(shù);嵌入式系統(tǒng)中越來越多的使用了FPGA;摩爾定律的經(jīng)濟現(xiàn)實;CPU在體系結(jié)構(gòu)上的增強。

隨著SoC FPGA時代的來臨，系統(tǒng)設(shè)計人員在選擇這些器件時需要考慮以下關(guān)鍵策略問題：

·哪些器件會經(jīng)歷“平臺效應(yīng)”，使得供應(yīng)商、輔助支撐系統(tǒng)以及用戶之間出現(xiàn)“自我增強循環(huán)”?

·哪些器件能夠在多種選擇中支持IP重用 ?

·哪些FPGA技術(shù)能夠最大限度的降低成本，提高性能 ?

SoC FPGA的關(guān)鍵點

業(yè)界集成FPGA和CPU系統(tǒng)在第一個十年發(fā)展中既有成功也有失敗。最初的SoC FPGA在商業(yè)上并不是很成功，而 FPGA中的軟核 CPU得到了廣泛應(yīng)用，這表明市場對FPGA和CPU技術(shù)集成有基本的需求。各種新的因素改變了業(yè)界環(huán)境，導(dǎo)致關(guān)鍵點的出現(xiàn)，SoC FPGA將在市場上獲得非常廣泛的應(yīng)用。

推動業(yè)界這一關(guān)鍵點出現(xiàn)的關(guān)鍵因素包括： 計算功效 、FPGA過渡到前沿工藝技術(shù) 、FPGA在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用、摩爾定律的經(jīng)濟現(xiàn)實 、CPU在體系結(jié)構(gòu)上的增強。

計算功效

計算的發(fā)展趨勢是并行處理，近期集中在處理器從高成本的單核處理發(fā)展到多核實現(xiàn)上。在提高計算性能的同時降低功耗，這促使人們采用FPGA邏輯作為CPU的硬件加速器。

一個 SoC FPGA系統(tǒng)提高了功效，實現(xiàn)了靈活的軟件劃分。SoC FPGA支持數(shù)百路數(shù)據(jù)信號連接不同的功能區(qū)，實現(xiàn)每秒100-gigabits (Gbps)帶寬，甚至更大的帶寬，其延時在納秒級，性能和延時比分立器件要高幾個數(shù)量級。而且，單個集成平臺支持存儲器控制器的共享，寬帶存儲器可以訪問硬件加速器。

性能的提高以及存儲器訪問功能支持采用 FPGA來實現(xiàn)功能更強的加速器，以滿足各種各樣的計算要求。由于硬件加速器在功效上要比 CPU高 1,000多倍，因此，與簡單的多核并行方法相比，采用 SoC FPGA進行設(shè)計是實現(xiàn)高功效計算較好的方法。

FPGA過渡到前沿工藝技術(shù)

在 2000年，最新的 FPGA采用了 130-nm工藝技術(shù)進行開發(fā)，而目前的 CPU采用的是90-nm工藝技術(shù)。由于有更高級的 CPU，因此，第一代 SoC FPGA的推出有些滯后。然而，當(dāng)今的前沿 FPGA采用 28-nm工藝技術(shù)，相對而言只有很少的商用 CPU或者ASSP使用了這一工藝技術(shù)，當(dāng)然在今后有可能使用該技術(shù)。FPGA在工藝技術(shù)上的優(yōu)勢明顯增強了這些集成器件的市場潛力，供應(yīng)商也傾向于在這方面加大投入，這是因為設(shè)計人員不需要在 CPU性能上作出犧牲，如圖1所示。