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fpga發展前景趨勢

時間:2015-05-11 07:04 來源:ob体育竞彩作者:chenhua

每一個最後看來很成功的新事物，從誕生到發展壯大都不可避免地經曆過艱難的曆程，並可能成為被研究的案例，FPGA也不例外。
1985年，當全球首款FPGA產品——XC2064誕生時，注定要使用大量芯片的PC機剛剛走出矽穀的實驗室進入商業市場，因特網隻是科學家和政府機構通信的神秘鏈路，無線電話笨重得像磚頭，日後大紅大紫的Bill Gates正在為生計而奮鬥，創新的可編程產品似乎並沒有什麼用武之地。
事實也的確如此。最初，FPGA隻是用於膠合邏輯(Glue Logic)，從膠合邏輯到算法邏輯再到數字信號處理、高速串行收發器和嵌入式處理器，FPGA真正地從配角變成了主角。在以閃電般速度發展的半導體產業裏，22年足夠改變一切。“在未來十年內每一個電子設備都將有一個可編程邏輯芯片”的理想正成為現實。
1985年，Xilinx公司推出的全球第一款FPGA產品XC2064怎麼看都像是一隻“醜小鴨”——采用2μm工藝，包含64個邏輯模塊和85000個晶體管，門數量不超過1000個。22年後的2007年，FPGA業界雙雄Xilinx和Altera公司紛紛推出了采用最新65nm工藝的FPGA產品，其門數量已經達到千萬級，晶體管個數更是超過10億個。一路走來，FPGA在不斷地緊跟並推動著半導體工藝的進步——2001年采用150nm工藝、2002年采用130nm工藝，2003年采用90nm工藝，2006年采用65nm工藝。
在上世紀80年代中期，可編程器件從任何意義上來講都不是當時的主流，雖然其並不是一個新的概念。可編程邏輯陣列(PLA)在1970年左右就出現了，但是一直被認為速度慢，難以使用。1980年之後，可配置可編程邏輯陣列(PLA)開始出現，可以使用原始的軟件工具提供有限的觸發器和查找表實現能力。PAL被視為小規模/中等規模集成膠合邏輯的替代選擇被逐步接受，但是當時可編程能力對於大多數人來說仍然是陌生和具有風險的。20世紀80年代在“megaPAL”方麵的嚐試使這一情況更加嚴重，因為“megaPAL”在功耗和工藝擴展方麵有嚴重的缺陷，限製了它的廣泛應用。
然而，Xilinx公司創始人之一——FPGA的發明者Ross Freeman認為，對於許多應用來說，如果實施得當的話，靈活性和可定製能力都是具有吸引力的特性。也許最初隻能用於原型設計，但是未來可能代替更廣泛意義上的定製芯片。事實上，正如Xilinx公司亞太區營銷董事鄭馨南所言，隨著技術的不斷發展，FPGA由配角到主角，很多係統設計都是以FPGA為中心來設計的。FPGA走過了從初期開發應用到限量生產應用再到大批量生產應用的發展曆程。從技術上來說，最初隻是邏輯器件，現在強調平台概念，加入數字信號處理、嵌入式處理、高速串行和其他高端技術，從而被應用到更多的領域。“90年代以來的20年間，PLD產品的終極目標一直瞄準速度、成本和密度三個指標，即構建容量更大、速度更快和價格更低的FPGA，讓客戶能直接享用。”Actel司總裁兼首席執行官JohnEast如此總結可編程邏輯產業的發展脈絡。
當1991年Xilinx公司推出其第三代FPGA產品——XC4000係列時，人們開始認真考慮可編程技術了。XC4003包含44萬個晶體管，采用0.7μm工藝，FPGA開始被製造商認為是可以用於製造工藝開發測試過程的良好工具。事實證明，FPGA可為製造工業提供優異的測試能力，FPGA開始用來代替原先存儲器所扮演的用來驗證每一代新工藝的角色。也許從那時起，向最新製程半導體工藝的轉變就已經不可阻擋了。最新工藝的采用為FPGA產業的發展提供了機遇。
Actel公司相信，Flash將繼續成為FPGA產業中重要的一個增長領域。Flash技術有其獨特之處，能將非易失性和可重編程性集於單芯片解決方案中，因此能提供高成本效益，而且處於有利的位置以搶占龐大的市場份額。Actel以Flash技術為基礎的低功耗IGLOO係列、低成本的ProASIC3係列和混合信號Fusion FPGA將因具備Flash的固有優勢而繼續引起全球廣泛的興趣和注意。
Altera公司估計可編程邏輯器件市場在2006年的規模大概為37億美元，Xilinx公司的估計更為樂觀一些，為50億美元。雖然兩家公司合計占據該市場90%的市場份額，但是作為業界老大的Xilinx公司在2006年的營收不過18.4億美元，Altera公司則為12.9億美元。PLD市場在2000年達到41億美元，其後兩年出現了下滑，2002年大約為23億美元。雖然從2002年到2006年，PLD市場每年都在增長，複合平均增長率接近13%，但是PLD終究是一個規模較小的市場。而Xilinx公司也敏銳地意識到，FPGA產業在經曆了過去幾年的快速成長後將放慢前進的腳步，那麼，未來FPGA產業的出路在哪裏?
Altera公司總裁兼首席執行官John Daane認為，FPGA及PLD產業發展的最大機遇是替代ASIC和專用標準產品(ASSP)，主要由ASIC和ASSP構成的數字邏輯市場規模大約為350億美元。由於用戶可以迅速對PLD進行編程，按照需求實現特殊功能，與ASIC和ASSP相比，PLD在靈活性、開發成本以及產品及時麵市方麵更具優勢。然而，PLD通常比這些替代方案有更高的成本結構。因此，PLD更適合對產品及時麵市有較大需求的應用，以及產量較低的最終應用。PLD技術和半導體製造技術的進步，從總體上縮小了PLD和固定芯片方案的相對成本差，在以前由ASIC和ASSP占據的市場上，Altera公司已經成功地提高了PLD的銷售份額，並且今後將繼續這一趨勢。“FPGA和PLD供應商的關鍵目標不是簡單地增加更多的原型客戶，而是向大批量應用最終市場和客戶滲透。”John Daane為FPGA產業指明了方向。