平臺 FPGA 的發(fā)展帶來了什么？

平臺 FPGA 的發(fā)展帶來了什么？

Will The Evolution of Platform FPGAs?

當今多平臺 FPGA 動搖 ASIC/ASSP 供應商。

作者 Richard Sevcik

賽靈思公司可編程邏輯系統(tǒng)與知識產(chǎn)權/內(nèi)核及軟件解決方案部執(zhí)行副總裁

　　有關 FPGA 是否是 ASIC 和 ASSP 可行替代品的爭論已經(jīng)持續(xù)了近十年。iSupply、Gartner Dataquest 及其它業(yè)界分析師的研究表明當前正處在 ASIC 設計新客戶不斷減少，F(xiàn)PGA 設計新客戶不斷增多的趨勢當中。

　　基于 90 nm 工藝制造的下一代平臺 FPGA 器件極大地擴展了高性能處理和系統(tǒng)集成的功能選擇。隨著一些新的應用解決方案的制定，它們將繼續(xù)推動 ASIC 設計新客戶進一步減少。

　　新千年伊始，業(yè)界第一款平臺 FPGA Xilinx Virtex-II 和 Virtex-II Pro 器件的推出引發(fā)了新一輪的爭論。這些高性能器件，憑借其靈活的器件集成能力、可編程 I/O、以及大大降低的整體設計成本，將促進引入和建立 SoC 設計方法論，并迅速取代無數(shù) ASIC SoC 設計。

00    Xcell 雜志                2005 年一季刊

　　高性能 RISC CPU、塊 RAM、多千兆位高速串行 I/O、專用 DSP 功能、以及其它系統(tǒng)增強的增加，促成了技術進步，進一步鞏固了平臺 FPGA 相對于對應的ASIC SoC設計的上升勢頭。然而，要在某個專用領域獲得高性能 DSP、處理或連接特性，設計人員卻往往不得不購買最大、最貴的器件。大器件可以擁有最多的先進特性，而在小器件中則有所減縮。

　　今天，賽靈思又發(fā)布了一種新的面向領域優(yōu)化的多平臺 FPGA 系列-- Virtex-4(tm) 系列，該系列具有可根據(jù)所需特性和成本目標進行多維應用增減的能力。結合創(chuàng)新的柱形架構方法與工藝技術的進步 (90 nm/300 mm)，賽靈思已做好準備，超越 51 億美元的可編程邏輯市場，進入到 840 億美元 ASIC 和 ASSP 市場中攫取額外的份額（來源：Gartner Dataquest 2007）。

正確的組合

　　基于革命性的高級硅片組合模塊(ASMBL) 柱形架構方法，賽靈思公司如今可以經(jīng)濟地開發(fā)多種FPGA平臺，每一種采用不同的特性組合。這樣，就可以為某個特定應用領域對專用平臺進行專門優(yōu)化，如邏輯、DSP、連接性以及嵌入式處理等，以滿足以前只能用 ASIC、ASSP 和類似器件實現(xiàn)的應用要求，同時從本質(zhì)上保持可編程特性。

　　設計人員或設計團隊不僅多了一種選擇理想平臺的機會，而且他們還可以選擇恰好適合其應用的特性組合的器件尺寸，從而以最低的成本獲得所需的功能和性能。

　　這種獨一無二的創(chuàng)建優(yōu)化應用領域子系統(tǒng)的靈活性和能力，為 FPGA 確立了更高的標準。

　　可同時進行硬件和軟件編程的器件提供了比 ASIC 或 ASSP 器件更多的靈活設計選擇。在開發(fā)進程中對系統(tǒng)架構隨時進行重新檢查、更改或增強的能力為滿足應用要求提供了最強大的工具套件。

　　設計人員可以利用這一相同功能對硬件進行現(xiàn)場開發(fā)，從而滿足新要求或避免昂貴的硬件升級。鑒于當前存在許多新興和競爭標準的現(xiàn)實，這種靈活性顯得極為重要。

“總成本”優(yōu)勢

　　FPGA 在降低成本和使 FPGA 技術適合更廣泛的應用方面展示了清晰和持續(xù)的趨勢。90 nm 硅加工技術與 300 mm 晶圓的結合形成累積效果：每晶圓上的管芯數(shù) (die-per-wafer) 比以前的器件提高了五倍。提高每晶圓管芯數(shù)與架構集成相結合，可實現(xiàn)系統(tǒng)成本的大幅降低。

　　世界上沒有任何兩個人使用同樣的技術、系統(tǒng)或軟件，他們也不預定或也不希望使用同樣的內(nèi)容。

　　ASIC 和 ASSP 成本高，設計時間長，因而使它們的主要用途局限于經(jīng)過驗證的具有低風險、極高批量的應用。ASIC 開發(fā)成本的急速和顯著上升，為平臺 FPGA 在當今前沿應用中的應用提供了明顯的優(yōu)勢。具有零非重復設計成本 (NRE) 的總成本優(yōu)點使得大批量 ASIC 或 ASSP的棄用率上升，前所未有地轉而采用 FPGA。

結論

　　面向領域優(yōu)化的多平臺 FPGA 在加快 FPGA 技術進入許多新應用領域方面具有革命性意義。降低的風險、大大縮短的設計周期、以及零 NRE 等組合優(yōu)點，很快就會使除了最大批量應用之外的所有應用從基于單元的 ASIC 設計向更為靈活、寬容的架構轉移，比如當今面向領域優(yōu)化的 FPGA。