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FPGA的SoC和專用化趨勢

jf_pJlTbmA9 ? 來源:jf_pJlTbmA9 ? 作者:jf_pJlTbmA9 ? 2023-07-08 10:47 ? 次閱讀
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過去一年中,FPGA巨頭賽靈思(Xilinx)在中國大舉構建生態系統,其速度和力度讓人吃驚。2006年末,賽靈思公司董事會主席、總裁兼CEOWimRoelandts來華宣布了“促進中國電子設計創新”的在華發展戰略,主要內容包括加強客戶支持力度、建立良好生態網絡、投資新興半導體公司以及培養未來工程設計人才,拉開了賽靈思在中國大舉擴張的序幕。

隨后,賽靈思宣布設立了金額達7500萬美元的亞太區技術基金,投資那些基于可編程邏輯、為重點行業開發創新應用的公司。2007年,賽靈思又分別在上海張江和江蘇無錫分別成立了賽靈思可編程IC人才實訓基地和FPGA創新中心。不久前,首屆“Xilinx杯中國高校開放源碼硬件創新大賽”在國內高校拉開了帷幕。此外,賽靈思還在華設立專家團隊和應用開發實驗室,加大亞太及中國市場低成本、大批量應用開發力度。

好象其它半導體公司一樣對中國市場的更加重視外,最近來華的賽靈思公司CTO揭開了其在中國大舉構建生態系統另一個技術謎底:在技術和工藝進步的推動下,FPGA的應用范圍越來越廣,FPGA器件向soc和專用化發展,軟件可編程和硬件可編程出現融合。為此,FPGA供應商正向平臺提供商轉型。而對于平臺提供商來說,一個強大生態系統的意義是,一是可以不斷發現創新應用,二是能夠為這些新應用提供系統級的解決方案。

oBolsens:FPGA正前所未有地進入更廣泛的應用領域,特別是消費電子領域

正前所未有地進入更廣泛的應用領域,特別是消費電子領域,我最重要的工作就是引入對賽靈思未來遠發展有潛力的技術。”賽靈思公司全球副總裁兼首席技術官IvoBolsens對《國際電子商情》記者表示。

他進一步解釋說,我們的挑戰就是各種各樣FPGA創新應用實在是太多了,很多我們自己都不知道,因此我們需要構建一個更強大的生態系統,而大學和初創公司在開發新技術和新應用上扮演非常重要的角色。 和其它CTO類似,Bolsens是賽靈思技術發展及人才培養的掌舵手,并領導賽靈思研究實驗室的工作,主要研究領域在可編程邏輯的前沿技術。特別值得關注的是,他還負責賽靈思的大學計劃以及面向初創公司的技術投資基金管理,以把握推動FPGA發展的新技術和新應用,表明了賽靈思對構建生態系統的重視。

FPGA向前發展是因為技術和工藝進步持續提升FPGA的價值。Bolsens介紹說,自1990年來,FPGA的成本降低了500倍、功耗降低了50倍、邏輯容量提高了200倍、速度快了40倍,預計到2010年,FPGA在價格上還會繼續降低5倍,容量會增大5倍,單位功耗會有多5倍的功能,另外速度還會提升5倍。

可編程邏輯外,FPGA還集成了很多IP硬核,例如最新的PCIe&以太網模塊、高速串行收發器DSP模塊以及嵌入式處理器等,向SoC發展。Bolsens舉例說,如果以FPGA實現一個32位的處理器,那么相當于0.4美元提供240MIPS的性能,或者說2美元提供10萬門。

事實上,這也與傳統DSP和CPU等處理器的發展方向類似,它們也在片上集成了各種硬件加速器,為特定應用提供更高的性能。Bolsens對《國際電子商情》記者表示:“確實是如此,FPGA通過把更多硬核集成進去,能夠適合更多特定的市場,這是一個趨勢。不過,和同類方案相比,FPGA是可編程的,繼承了很多可編程特性。”

這種片上集成外,Bolsens還提到未來另一種革命性的趨勢,利用系統級封裝技術(SiP)實現“虛擬SoC”。虛擬SoC可能會在同一個封裝中集成傳感器陣列、處理器、存儲器、通用接口、混合信號高壓I/0等器件,以替代帶有固化IP的大芯片。由于是多個裸片,每種器件都可以使用最適合自己的工藝,在降低成本、功耗和體積的同時,保持了高性能。Bolsens表示,賽靈思正在和幾家廠商一起開發虛擬SoC,但不愿意透露進一步詳情。

因為FPGA的功能越來越強,Bolsens指出,很多客戶可以直接拿我們的FPGA做非常復雜的SoC,不用擔心IC設計方面的問題,而把主要精力放在架構設計、IP、系統軟件和系統驗證等核心競爭力方面。Bolsens進一步解釋說,這事實上是一種商業模式的轉變,傳統上系統廠商采用FPGA,需要自己完成設計定義和設計實現,而隨著FPGA廠商可以提供平臺化的方案,系統廠商只需要專注設計定義,設計實現由FPGA廠商完成。

產業這種發展趨勢,體現在賽靈思的發展戰略上主要有三個方面:一是在技術層面,將越來越多的硬核集成在FPGA中,以面向更多應用;二是在市場層面,通過降低成本和功耗,使FPGA從現有的網絡/計算基礎設施、工業、醫療和軍事擴展到消費電子、汽車和電池供電設備;三是在產品上,由標準產品向通用IP(DSP、嵌入式處理和連接)、交鑰匙解決方案(如視頻、無線和流量管理),以及針對一些市場定制平臺(如汽車電子),一步步演進。Bolsens表示:“我們希望從通用的商品型器件,一直到非常專用的垂直市場,都分別有解決方案!”

目前通訊應用仍占據賽靈思公司收入近一半,但Bolsens強調消費電子等未通訊業務的成長性。他介紹說,由于通信產業的整合,過去5中,賽靈思的通訊業務年復合增長率約為4%,而非通訊業務約為30%!他還表示,除了CPLD外,FPGA也將漸漸地用于電池供電的設備中,首先是那些比較復雜的設備,如高端攝像機。

FPGA向專用化和復雜soc發展,作為平臺提供商的FPGA供應商就不僅需要提供硬件,還需要更加關注軟件和應用,而這都需要借助生態系統:不僅包括賽靈思自己的客戶支持團隊,還有第三方開發商網絡,大學計劃以及初創公司等。

傳統的軟件可編程和硬件可編程正走向融合。Bolsens也認同這種趨勢。Bolsens對《國際電子商情》記者指出:“是的,未來軟、硬件可編程性最終會合到一起,這也是我們賽靈思后面發展的焦點之一。我們提供基于C的FPGA設計五金|工具,以及投資非常多的第三方合作伙伴,也就是讓客戶最后用FPGA的時候,感覺就好像在使用軟件一樣。”

他還指出,三網融合/三重播放(TriplePlay)是未來FPGA最好的機會,包括用于基礎設施的高性能Virtex系列,以及用于客戶端的低成本Spartan系列。他解釋說,數字信號處理(處理數據)、包處理(傳輸數據)和海量計量(分析數據)是讓TriplePlay實現的三大關鍵技術,而這剛好是提供強大DSP功能、互聯功能以及運算功能的FPGA優勢所在。他笑道:“未來可能每一個電子產品中都有一個FPGA,你可能沒有意識到自己正在使用FPGA。”

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