平臺 FPGA 的發(fā)展帶來(lái)了什么？

平臺 FPGA 的發(fā)展帶來(lái)了什么？

Will The Evolution of Platform FPGAs?

當今多平臺 FPGA 動(dòng)搖 ASIC/ASSP 供應商。

作者 Richard Sevcik

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

　　有關(guān) FPGA 是否是 ASIC 和 ASSP 可行替代品的爭論已經(jīng)持續了近十年。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(hù)不斷減少，FPGA 設計新客戶(hù)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集成的功能選擇。隨著(zhù)一些新的應用解決方案的制定，它們將繼續推動(dòng) ASIC 設計新客戶(hù)進(jìn)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(jìn)引入和建立 SoC 設計方法論，并迅速取代無(wú)數 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(zhuān)用 DSP 功能、以及其它系統增強的增加，促成了技術(shù)進(jìn)步，進(jìn)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(gè)專(zhuān)用領(lǐng)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(mǎi)最大、最貴的器件。大器件可以擁有最多的先進(jìn)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(lǐng)域優(yōu)化的多平臺 FPGA 系列-- Virtex-4(tm) 系列，該系列具有可根據所需特性和成本目標進(jìn)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(shù)的進(jìn)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(chǎng)，進(jìn)入到 840 億美元 ASIC 和 ASSP 市場(chǎng)中攫取額外的份額（來(lái)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(kāi)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(gè)特定應用領(lǐng)域對專(zhuān)用平臺進(jìn)行專(zhuān)門(mén)優(yōu)化，如邏輯、DSP、連接性以及嵌入式處理等，以滿(mǎn)足以前只能用 ASIC、ASSP 和類(lèi)似器件實(shí)現的應用要求，同時(shí)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(huì )，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(wú)二的創(chuàng )建優(yōu)化應用領(lǐng)域子系統的靈活性和能力，為 FPGA 確立了更高的標準。

　　可同時(shí)進(jìn)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(kāi)發(fā)進(jìn)程中對系統架構隨時(shí)進(jìn)行重新檢查、更改或增強的能力為滿(mǎn)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(jìn)行現場(chǎng)開(kāi)發(fā)，從而滿(mǎn)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實(shí)，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(shù)適合更廣泛的應用方面展示了清晰和持續的趨勢。90 nm 硅加工技術(shù)與 300 mm 晶圓的結合形成累積效果：每晶圓上的管芯數 (die-per-wafer) 比以前的器件提高了五倍。提高每晶圓管芯數與架構集成相結合，可實(shí)現系統成本的大幅降低。

　　世界上沒(méi)有任何兩個(gè)人使用同樣的技術(shù)、系統或軟件，他們也不預定或也不希望使用同樣的內容。

　　ASIC 和 ASSP 成本高，設計時(shí)間長(cháng)，因而使它們的主要用途局限于經(jīng)過(guò)驗證的具有低風(fēng)險、極高批量的應用。ASIC 開(kāi)發(fā)成本的急速和顯著(zhù)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(diǎn)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(lǐng)域優(yōu)化的多平臺 FPGA 在加快 FPGA 技術(shù)進(jìn)入許多新應用領(lǐng)域方面具有革命性意義。降低的風(fēng)險、大大縮短的設計周期、以及零 NRE 等組合優(yōu)點(diǎn)，很快就會(huì )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(lǐng)域優(yōu)化的 FPGA。