立即注册
查看: 476|回复: 2

[经验分享] FPGA最全相关知识科普总结

已绑定手机
发表于 2021-9-16 11:12:19 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 广东省深圳市
FPGA 是可以先购买再设计的“万能”芯片。FPGA (Field Programmable Gate Array)现场可编程门阵列,是在硅片上预先设计实现的具有可编程特性的集成电路,它能够按照设计人员的需求配置为指定的电路结构,让客户不必依赖由芯片制造商设计和制造的 ASIC 芯片。广泛应用在原型验证、通信、汽车电子、工业控制、航空航天、数据中心等领域。
Altera lut4架构:
1.jpg

FPGA 硬件三大指标:制程、门级数及 SERDES 速率,配套 EDA 软件工具同样重要。比较 FPGA 产品可以从技术指标入手。从 FPGA 内部结构来看,主要包括:可编程输入/输出单元(I/O)、可编程逻辑块(LC)、 完整的时钟管理(CMT)、嵌入块式 RAM(BRAM)、布线资源、内嵌的底层功能单元和专用硬件模块等。
根据赛灵思披露的数据,一个 LUT6 等效 1.6 个 LC,一个 LC 对应几十到上百“门”,1000 万门约等于 10 万 LC,即 100K CLB 级别 FPGA。与 ASIC 不同的是,客户在选购 FPGA 产品不仅考虑硬件参数,配套 EDA 软件的性能也同样重要。目前国内厂商高端产品在硬件性能指标上均与赛灵思高端产品有较大差距。

相对于ASIC,FPGA具有3点优势:
1、可编辑,更灵活
2、产品上市时间短,节省了 ASIC 流片周期
3、避免一次性工程费用,用量较小时具有成本优势。
1)灵活性:通过对 FPGA 编程,FPGA 能够执行 ASIC 能够执行的任何逻辑功能。FPGA 的独特优势在于其灵活性,即随时可以改变芯片功能,在技术还未成熟的阶段,这种特性能够降低产品的成本与风险,在 5G 初期这种特性尤为重要。
2)上市时间:由于 FPGA 买来编程后既可直接使用,FPGA 方案无需等待三个月至一年的芯片流片周期,为企业争取了产品上市时间。
3)成本:FPGA 与 ASIC 主要区别在 ASIC 方案有固定成本而 FPGA 方案几乎没有,在使用量小的时候,FPGA 方案由于无需支付一次性百万美元的流片成本,同时也不用承担流片失败风险,FPGA 方案的成本低于 ASIC,随着使用量的增加,FPGA 方案在成本上的优势逐渐缩小,超过某一使用量后,ASIC 方案由于大量流片产生了规模经济,在成本上更有优势。
FPGA 方案和 ASIC 方案成本比较:
2.jpg
4)技术趋势:制程迭代驱动 33 年发展,平台型产品是未来。
1985 年赛灵思发明 FPGA 以来,其容量提高了一万倍以上,速度提高了一百倍以上,价格和能耗缩小了一千倍以上。受到先进制程迭代的推动,FPGA 的架构不断更新。1985 年,Xilinx公司推出了全球第一款 FPGA 产品 XC2064,采用 2μm 工艺,包含 64 个逻辑模块和 85,000 个晶体管,门数量不超过 1000 个。对比 2016 年赛灵思发布的 VIRTEX UltraScale,16nm 制程,系统逻辑单元最高达378 万个。FPGA 制程迭代在提高算力的同时降低了功耗,减小了芯片面积,推动了 FPGA 的性能提升。

FPGA是一个技术壁垒高的行业,有人认为FPGA公司就是半个 IC 设计公司+半个软件公司,硬件结构复杂且良率低,软硬协同再提研发难度。FPGA 企业的硬件开发部分属于典型的 IC 设计企业,与一般 IC设计企业不同的是,由于 FPGA 硬件需要配套 EDA 软件一起使用,FPGA 公司通常需要自行研发适配自家硬件的 EDA 软件,因此也算半个 EDA 软件公司。由于FPGA 版图及布线复杂,硬件设计难度较大,加之软件和硬件协同开发,系统工程的难度再升级。
核心专利被头部公司垄断,国产厂商披荆斩棘艰难前行,专利有效期结束或带来转机。在专利上国外厂商目前占据绝对优势,Xilinx 和 Altera (Intel)在 FPGA 领域的专利数近 10,000 个,而国产厂商如紫光同创专利数仅约 200 项,相差悬殊。未来随着部分专利的有效期结束,及国产厂商在新专利上的突破,专利上的垄断格局或迎来转机。
半导体产业链国产化程度低,硬件自主可控进程难以阻挡,国产当自强。产业链角度来看,硬件产业链中目前自主可控程度较低,尤其在高端半导体设备和材料领域,未来产业链上下游国产替代进程的推进也将助力国产 FPGA 加速发展。
硬件部分上游:EDA+IP。硬件开发用的EDA仍是cadence、Synopsys及 MentorGraphics,IP来源包括外部授权和内部开发。
硬件部分下游:代工厂+封测。其中代工厂国内厂商主要与台积电及中芯国际合作,封测主要和日月光等合作。

更多详细介绍请下载附件查看
2021-9-16 11:11 上传
文件大小:
1.97 MB
下载次数:
1
本地下载

16RD supports Paypal , Payment is calculated at the exchange rate of the day. Unable to download please contact 18902843661 (WhatsApp OR wechat number)

关于一牛网在微软浏览器(Microsoft Edge、IE浏览器)警报通告&解决方案!(无法下载直接更换浏览器即可)

*附件为作者发布,与本站无关,如有侵权,请联系客服删除

已绑定手机
发表于 2021-9-16 11:37:57 | 显示全部楼层 来自 广东省深圳市
谢谢分享FPGA的资料
已绑定手机
已实名认证
发表于 2021-9-16 11:42:45 | 显示全部楼层 来自 俄罗斯
强烈支持,谢谢楼主分享
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

合作/建议

TEL: 19168984579

工作时间:
周一到周五 9:00-11:30 13:30-19:30
  • 扫一扫关注公众号
  • 扫一扫打开小程序
Copyright © 2013-2024 一牛网 版权所有 All Rights Reserved. 帮助中心|隐私声明|联系我们|手机版|粤ICP备13053961号|营业执照|EDI证
在本版发帖搜索
扫一扫添加微信客服
QQ客服返回顶部
快速回复 返回顶部 返回列表