大容量FPGA提升設(shè)計難度 應(yīng)用需求呈多樣化趨勢
低端產(chǎn)品對FPGA成本和功耗的要求會更加苛刻,高端產(chǎn)品對其性能要求會更高;集成RISC CPU的SOC FPGA芯片應(yīng)用會更加廣泛。
FPGA容量的不斷增大會帶來很多好處,比如產(chǎn)品的功能更多、集成度更高、通信系統(tǒng)的帶寬更大、端口更多、單位成本更低等。
大容量FPGA提升設(shè)計難度
與此同時,隨著設(shè)計規(guī)模和FPGA容量越來越大,設(shè)計也會越來越困難,主要表現(xiàn)在以下幾個方面;一是設(shè)計本身的復(fù)雜性導(dǎo)致項目團(tuán)隊成員增加,設(shè)計周期變長,驗證的復(fù)雜性也會大大增加,回歸次數(shù)變多,收斂時間變長,項目質(zhì)量更難以控制等情況;二是FPGA的布局布線更加困難,特別是對于復(fù)雜的大型設(shè)計,時序收斂的時間越來越長,需要在設(shè)計初期由經(jīng)驗豐富的工程師對芯片的布局和管腳的布局進(jìn)行合理規(guī)劃,并且對代碼質(zhì)量和工具也提出了更高的要求;三是隨著FPGA芯片封裝的增大以及速率越來越高,對PCB的布線也提出了更高的要求。為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn),F(xiàn)PGA廠家和EDA工具廠商除了不斷改進(jìn)工具,也在大力推動FPGA設(shè)計人員更加重視設(shè)計方法學(xué),從設(shè)計方法學(xué)入手解決大規(guī)模FPGA設(shè)計帶來的挑戰(zhàn)。
應(yīng)用FPGA進(jìn)行設(shè)計主要體現(xiàn)在三個方面:第一,可以推出定制化、差異化的產(chǎn)品,這一點對于小型創(chuàng)新型企業(yè)尤為重要,想要在同巨型企業(yè)競爭中占據(jù)一席之地必須有自己鮮明特色的產(chǎn)品;第二,可以跟蹤最新的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn),快速推出新產(chǎn)品,在市場上搶占先機;第三,隨著FPGA的規(guī)模越來越大,產(chǎn)品的集成度會大大提高,單芯片系統(tǒng)將會是未來的大趨勢,集成度的提高可以顯著提高系統(tǒng)的可靠性并降低成本。
應(yīng)用需求呈現(xiàn)多樣化趨勢
近幾年,隨著FPGA設(shè)計技術(shù)的普及以及FPGA性能的提升和成本的降低,F(xiàn)PGA的應(yīng)用領(lǐng)域越來越多,從最初應(yīng)用的芯片原型設(shè)計、通信設(shè)備制造領(lǐng)域等逐漸向視頻監(jiān)控、工業(yè)自動化、汽車電子甚至消費類電子領(lǐng)域擴(kuò)展,F(xiàn)PGA的應(yīng)用需求呈現(xiàn)出越來越多樣化的趨勢。當(dāng)前,晨曉公司主要提供通信領(lǐng)域FPGA設(shè)計和解決方案,包括基于FPGA的Ethernet、SDH/PDH、MPLS-TP、GPON、EPON、10GEPON、PWE3等差異化和定制化的低成本解決方案。
隨著人們對通信帶寬的需求越來越大,新的通信標(biāo)準(zhǔn)也會不斷推出和發(fā)展,F(xiàn)PGA在通信領(lǐng)域的應(yīng)用需求也會越來越多,甚至在某些領(lǐng)域取代ASIC芯片。
當(dāng)前,由于技術(shù)本身和商業(yè)方面的原因,對于FPGA的應(yīng)用帶來限制的主要表現(xiàn)在三個方面:一是功耗較高,在節(jié)能環(huán)保成為當(dāng)今世界主旋律的背景下,F(xiàn)PGA限制了很多應(yīng)用;二是成本依然較高,特別是對于中小型企業(yè)來說,由于采購FPGA芯片的成本很高,限制了很多創(chuàng)新型小企業(yè)使用FPGA的積極性;三是FPGA的設(shè)計門檻相對較高,對于電子工程師來說,如果FPGA設(shè)計就像單片機一樣容易,F(xiàn)PGA應(yīng)用的前景將會無限寬廣。
未來FPGA的應(yīng)用會越來越多樣化,應(yīng)用領(lǐng)域和范圍會越來越廣泛;低端產(chǎn)品對FPGA成本和功耗的要求會更加苛刻,高端產(chǎn)品對FPGA的性能會要求更高;集成RISC CPU(軟核或硬核)的SoC FPGA會應(yīng)用更加廣泛。晨曉公司目前也正在將Xilinx最新的ZYNC系列FPGA芯片(集成ARM雙核)應(yīng)用到自己的產(chǎn)品中以提高產(chǎn)品的集成度和降低成本。