賽靈思推出FPGA之初也僅僅是希望在工業(yè)控制方面更加簡便易行,沒有人能想到FPGA如今能應用于如此眾多的領域,甚至于FPGA廠商都無法確定哪些領域開始采取FPGA解決方案。靈活多變的FPGA,易于開發(fā)易于調試的特點將會繼續(xù)延伸下去,今后的發(fā)展將是什么樣子呢?
未來的工藝進展
比起CPU來說,F(xiàn)PGA算是小弟,因為FPGA的工藝總是落后于CPU?!暗聦嵣系?011年,半導體制造工藝將采用32nm節(jié)點,芯片制造商可以制造包含數(shù)十億個晶體管的單芯片產(chǎn)品,而采用這種工藝的FPGA會包含一億個可編程邏輯門,而且FPGA平臺會采用創(chuàng)新的封裝技術將存儲器、模擬混合信號電路、通用接口、傳感器、各種I/O集成到一起,這樣的FPGA會成為許多電子產(chǎn)品的核心?!?賽靈思的CTO Bolsens強調。更先進的工藝意味著更快速,功耗更低,價格更便宜的FPGA將產(chǎn)生于你所想象不到的領域。
隨著工藝的進步,F(xiàn)PGA有望與模擬和存儲廠商合作推出SIP(堆疊封裝)。在這個封裝中,可以放入混合處理、不同電壓的裸片,這些裸片包括高電壓的I/O,傳感器陣列、非易失存儲器、光通信、DRAM、混合信號和一些通用的接口。以替代帶有硬化IP的單個大型裸片。
三網(wǎng)融合/三重播放
融合了話音、數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務的三重播放(Triple-play)業(yè)務是未來FPGA的用武之地。要實現(xiàn)三重播放,其技術推動力來自于三個方面。第一數(shù)字信號處理,它是對數(shù)據(jù)進行處理的,第二是包處理,也就是對數(shù)據(jù)進行傳輸,最后一個推動力就是高速運算,它是對數(shù)據(jù)進行分析的。這三個技術使三重播放從可能變成現(xiàn)實。在實現(xiàn)三重播放方面FPGA擔任了非常重要的角色,三重播放基礎設施的支持主要是由高端器件來支持的。
賽靈思認為,設計支持三重播放業(yè)務的產(chǎn)品,從運營商到最終用戶都非常具有挑戰(zhàn)性,產(chǎn)品所要求的高性能、大容量、低成本、開發(fā)周期短但市場周期長等特點,加之三重播放涉及到眾多的靈活的不斷演進的標準和協(xié)議,都使得ASIC、ASSP與FPGA相形見絀。
SOC
正是因為FPGA的功能越來越強,Bolsens指出,很多客戶可以直接使用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(tǒng)軟件和系統(tǒng)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(yè)模式的轉變,傳統(tǒng)上系統(tǒng)廠商采用FPGA,需要自己完成設計定義和設計實現(xiàn),而隨著FPGA廠商可以提供平臺化的方案,系統(tǒng)廠商只需要專注設計定義,設計實現(xiàn)由FPGA廠商完成。
除了可編程邏輯外,F(xiàn)PGA還集成了很多IP硬核,例如最新的PCIe&以太網(wǎng)模塊、高速串行收發(fā)器、DSP模塊以及嵌入式處理器等,向SoC發(fā)展。
事實上,這也與傳統(tǒng)DSP和CPU等處理器的發(fā)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表示:“確實是如此,F(xiàn)PGA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,F(xiàn)PGA是可編程的,繼承了很多可編程特性。”
功耗
對于下一代設計來說,功耗預算一般都會有減無增,而設計需求中的功能卻會越來越多,要求的處理能力越來越高。此外,不斷減小制程尺寸的摩爾定律效應及晶體管的大漏電流引起的靜態(tài)損耗的副作用,都造成市場期望與半導體技術背道而馳。隨著產(chǎn)品壽命周期越來越短,市場競爭越來越激烈,開發(fā)周期對產(chǎn)品的成功越來越重要,可編程的半導體平臺因此成為人們優(yōu)先選擇的解決方案。(更多詳細信息請點擊http://m.womende.cn/FPGA/2008/0916/article_262.html)
中子誘發(fā)錯誤
在今天的汽車中,組件可靠性數(shù)據(jù)是必需的,以便確保各種系統(tǒng)的正確運作。傳統(tǒng)上,汽車開發(fā)人員依賴微控制器、ASIC和體積龐大的線束來實施和控制這些系統(tǒng),并擴展每一代汽車的功能。今天,這些解決方案正在接近其技術極限,而且,隨著復雜性呈指數(shù)級增長,帶來了更多的可靠性問題。為了解決這些問題,許多設計人員轉向FPGA,將其作為下一代汽車電子設計的靈活的低成本解決方案。
對于采用以SRAM為基礎FPGA實現(xiàn)的汽車電子應用來說,中子誘發(fā)的固件錯誤存在嚴重的潛在隱患。由于現(xiàn)有的檢測技術是通過每隔一段時間讀回FPGA配置來實現(xiàn)檢測,可能導致被破壞的數(shù)據(jù)進入系統(tǒng)。隨著這種易受攻擊的FPGA技術的廣泛使用,有可能需要一種能夠檢查汽車電子系統(tǒng)對中子誘發(fā)的固件錯誤免疫能力的全新質量評價體系。檢測被破壞的配置數(shù)據(jù)的讀回電路本身也易受SEU的影響或損壞。此外,目前用于檢測和糾正FPGA固件錯誤的方案會增加系統(tǒng)設計的復雜性,并會大幅增加板卡尺寸和材料成本。
FPGA今后是否能取代ASIC并不好說,但至少我們相信在大部分領域FPGA的方式將令ASIC難以望其項背。
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