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能夠實現可編程邏輯的FPGA,在投入到市場時受到哪些因素影響

五度易鏈 2018-12-03 2271 95

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FPGA的限制因素包括了成本、功耗和編程設計三方面。   FPGA的可編程邏輯功能讓FPGA在投入市場時,具有自己的技術優勢。使用FPGA還能夠降低后期的維護成本,如果FPGA的價格降低到一定水平,FPGA能夠實現對ASIC芯片的完全取代。

      FPGA的限制因素包括了成本、功耗和編程設計三方面。

  FPGA的可編程邏輯功能讓FPGA在投入市場時,具有自己的技術優勢。使用FPGA還能夠降低后期的維護成本,如果FPGA的價格降低到一定水平,FPGA能夠實現對ASIC芯片的完全取代。

  當前FPGA的市場發展主要受成本、功耗和編程設計三方面影響。

  成本方面。ASIC的流片量大,在大流片量的使用范疇,FPGA要實現相同邏輯,需要花費將近10倍成本。我們可以將5萬片流片作為零界點,在FPGA低于5萬片時,如果需要采用小批量多批次的專用控制設別,采用FPGA更加經濟劃算。比如雷達、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備。

  功耗方面。FPGA中的芯片面積要大于ASIC,造成這種現象的主要原因是FPGA在制造時,沒有對FPGA將在下游產業中實現的應用進行分析,為FPGA安裝了規模巨大的門電路。這種大規模電路導致FPGA產品的功耗過高。但根據FPGA的行業解讀,FPGA主要的應用領域,比如國防和汽車,這些行業對功耗要求并沒有達到提供的標準。

  編程方面。軟件將在60%的程度上影響FPGA的市場擴展。Xilinx公司中,就有60%~70%的研發人員從事了軟件工作,從中可以看出軟件開發對FPGA市場的重要性。FPGA的編程過程中,除了要考慮芯片架構,還要考慮FPGA應用場景多樣性、復雜性和效率。

  FPGA編程需要采用的專用工具進行HDL編譯,再燒錄至FPGA中,其技術門檻非常高。

  作為一種可編程邏輯器件,FPGA在短短二十多年中從電子設計的外圍器件逐漸演變為數字系統的核心。伴隨半導體工藝技術的進步,FPGA器件的設計技術取得了飛躍發展及突破。通過FPGA器件的發展歷程來看,今后仍將朝下以下幾個方向發展:1.高密度、高速度、寬頻帶、高保密;2.低電壓、低功耗、低成本、低價格;3. IP軟/硬核復用、系統集成;4.動態可重構以及單片集群;5.緊密結合應用需求,多元化發展。

  此外,集成了FPGA 架構、硬核CPU 子系統(ARM/MIPS/MCU)及其他硬核IP 的芯片已經發展到了一個“關鍵點”,將在今后數十年中得到廣泛應用,為系統設計人員提供更多的選擇。例如,以應用為導向,在受專利保護的FPGA平臺架構上無縫集成特定功能模塊,以形成具備行業競爭優勢(高性價比)的獨特產品。

  從技術上來看,GPU、FPGA 和 ASIC 都各有千秋。從實際應用來看,GPU 擁有最完善的生態系統支撐,具有較大的先發優勢。

  推理環節的人工智能應用才剛剛起步,相比前端設備的發展,云端發展速度更勝一籌。FPGA 在數據中心的使用率在逐年增加,但是受到ASIC 路線風險過高影響,目前只有谷歌實現了TPU的批量部署。


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