FPGA技术的优势及劣势分析

  门阵列）从诞生至今只有20多年的历史，但作为一个新兴起的产业，FPGA已经取得了辉煌的成就。在成都“2009中国FPGA产业的分析师以及关注FPGA产业的各界人士共聚一堂，热烈探讨FPGA产业的发展现状和未来趋势。

  从工艺技术来看，和CPU一样，FPGA始终走在半导体产业的前列，如今已跻身40纳米阵营；就应用领域而言，FPGA已从最初的通信领域向各行各业扩展。市场的迅速变化、企业对成本和资金投入的控制和技术的创新是FPGA产业高质量发展的3大推动力。FPGA的可编程特性使得该器件具有独特的灵活性，能够在一定程度上帮助系统厂商在最短的时间内推出产品并实现产业化；随着工艺的进步，ASIC产品所需的NRE（一次性工程）成本慢慢的升高，受企业研发资金的约束，ASIC在很多市场领域已被FPGA取代。

  同时，FPGA厂商也致力于为客户提供更全面的服务。FPGA厂商提供给客户的不仅仅是简单的芯片，而且要包括功能很强大的IP，还要有非常完善的参考设计，另外，还要为客户提供非常专业的技术上的支持。该方案基于Actel公司独特的具备模拟功能的FusionFPGA，整个方案不需要重新编程，在显著提升整体电源管理效率的同时也提高了工程师的工作效率。

  不过，FPGA在应用中的不足之处也显而易见。即便是来自FPGA企业的人士也承认，如果仅就单个芯片的成本而言，FPGA是不占优势的，这就不利于其在大规模应用中的推广；此外，功耗问题也是制约FPGA产业快速成长的一个因素。

  全球主流半导体厂商在消费电子领域的竞争早已是刺刀见红，而在该领域，FPGA还是一个新兵。张宇清表示，FPGA在消费电子科技类产品中应用的瓶颈在于成本和功耗，如果跟ASIC比拼的话，还是有一定距离的，尽管这种差距在不断缩小；另外，在消费电子领域，FPGA和ASIC都还需要面对ASSP的挑战。

  基于FPGA的设计能帮助终端产品缩短上市时间，这使得FPGA在消费电子领域有更多的应用。据张宇清介绍，在LCDTV领域，一些日本和韩国厂商在推出40英寸以上的LCDTV的时候，其第一代产品往往是用FPGA来做主芯片的。利用FPGA的可编程特性还有一个优点是可以降低库存，系统厂商用同样的PCB，能支持全世界不同的市场需求和功能，每一次配置都能轻松实现不同的功能。

  FPGA在消费电子领域的应用，其最重要的优点体现在一个“快”字。他表示，随市场的细分，终端企业要保持比较高的毛利率就一定要尽快地抢占市场，否则就会面临破产。而FPGA具有开发周期短的特点，这对于终端企业而言是很着迷的。

  对于FPGA在消费电子领域的应用，高君效强调的另外两个字是“服务”。服务在消费电子市场是一个很重要的环节，FPGA厂商不仅要帮助客户快速推出产品、推出方案，也要帮助客户的客户考虑问题，让客户的客户觉得生产较为方便、灵活而且实用；另外，FPGA厂商也应该想办法帮助那些设计能力不一定是很强的客户，让他们快速地定位自己的终端产品，还可以快速地发现产品的问题所在，同时提出维修的建议。这样，FPGA产品就会在竞争的天平中获得更重的砝码。

  通信领域一向是FPGA应用的主战场，曾经占FPGA整体市场占有率的80%以上；随着FPGA应用领域的扩展，这一比例会降低，但仍然维持在50%左右。可见，通信领域是FPGA主流企业的必争之地。事实上，对通信设施厂商而言，他们的选择不单单是FPGA，ASIC和通用的CPU/DSP也是颇存在竞争力的选项。在通信设施中，这3种产品的使用量基本是接近的，在不同的需求中各有侧重。

  与ASIC相比，FPGA的开发周期非常短，很适合需要快速推向市场的产品；跟通用CPU和DSP相比，在需要高带宽数据处理的领域，FPGA更能体现它的优势。在通信领域，协议标准的演进趋势对FPGA也比较有利。“一般来说，在协议标准演进前期，协议变化非常剧烈，通信设施厂商会倾向于选择FPGA；到协议标准演进后期，协议相对来说还是比较稳定，就会采用ASIC。”陈月峰在演讲中表示，“现在的趋势越来越趋向于多标准演进，无论是无线通信还是有线通信，单一制式和单一标准的演进都已经基本不存在了，所有都是多标准演进。

  在通信领域，FPGA的应用也面临不少威胁，多核DSP/CPU的应用就是一个有力的挑战者。据陈月峰介绍，目前TI、飞思卡尔等公司在多核DSP里集成了很多硬件加速单元，同时其DSP的频率也慢慢变得高，这种趋势使得通信厂商可以把一些核心功能放到DSP中去处理，只把一些高速数据传输的功能用FPGA来实现，FPGA在通信核心功能的应用市场缩小，而被挤压的部分恰好是中高端FPGA产品。

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