FPGA 是一种硬件可重构的体系结构。它的英文全称是Field Programmable Gate Array,中文名是现场可编程门阵列。
FPGA就是一个可以通过编程来改变内部结构的芯片,FPGA常年来被用作专用芯片(ASIC)的小批量替代品,
同时也在微软、百度等公司的数据中心大规模部署,以同时提供强大的计算能力和足够的灵活性。
在没有FPGA之前,要想实现一个新计算机体架构的设计想法,
必须要开发一个ASIC作为原型,在面板上安装很多个体积庞大的IC。
但是,与这些需要投入巨大成本和精力的方式不同,一旦用户创建了具有多个FPGA的原型板,就可以立即运行您设计的新架构。
而且,修正和更改规格也变得轻松简单。
要知道、流片的价格可不低!
因此,许多新的架构应运而生因此,对可重构处理器的研究和对新FPGA架构的研究也开始蓬勃发展,
在此之后,FPGA使用灵活,适用性强的特征在通信/图像处理领域也大获好评,并将其应用于路由器等通信网络的各种设备中。
与ASIC的概念截然相反,FPGA的概念是在短时间能以低成本让用户得到想要的逻辑。
其实FPGA的结构可以说是又两个平面组成的。
上面是配置存储器,下面是逻辑电路。
如果上层未被初始化,那么下层的电路就不会被有效配置。
通过配置上层存储器进行编程,并且放入比特流,我们就可以确定下层的逻辑电路
FPGA是集成电路大产业中的小领域,5G和AI为行业增长提供确定性,国产替代叠加行业增长,国产FPGA市场腾飞在即。
通信领域需要高速的通信协议处理方式,另一方面通信协议随时都在修改,不适合做成专门的芯片,所以能够灵活改变的功能的FPGA就成了首选
电信行业一直大量使用FPGA。电信标准不断变化,建造电信设备非常困难,因此首先提供电信解决方案的公司往往会占领最大的市场份额。由于ASIC需要花费很长时间才能制造,因此FPGA提供了捷径的机会。最初的电信设备版本开始采用FPGA,这引发了FPGA价格冲突。尽管FPGA的价格与ASIC仿真市场无关紧要,但电信芯片的价格却很重要。许多年前,AT&T和朗讯制造了自己的FPGA,称为ORCA(优化的可重配置单元阵列),但就硅片的速度或尺寸而言,它们与Xilinx或Altera不具有竞争优势。
FPGA对于复杂信号的处理性很强,可以处理多维信号。
利用FPGA构建一个嵌入式的底层环境,然后在此之上编写一些嵌入式软件,事务性的操作更加繁杂一些,对FPGA的操作较少。
目前CPU很难做到多通道处理和只能检测分析,但是加上FPGA之后就可以轻松解决了,尤其在图形算法领域有得天独厚的优势。
FPGA可以做到多通道的马达控制,目前马达电力消耗占据全球能源消耗的大头,在节能环保的趋势下,未来各类精准控制马达得以采用,一片FPGA就可以控制大量的马达。
FPGA多年来被四大巨头Xilinx(赛灵思)、Altera(阿尔特拉)、Lattice(莱迪思)、Microsemi(美高森美)垄断。
还有一些小公司勉强在夹缝中生存。
可编程FPGA技术于上个世纪80年代初由美国赛灵思Xilinx公司发明。
Xilinx于1985年首次推出商业化产品“XC2000”。
近40年来,先后有超过60家以上的公司从事过FPGA技术与产品的研发,
其中包括Intel、IBM、AMD、TI、GE、AT&T、摩托罗拉、朗讯、三星、东芝、飞利浦等实力雄厚的大公司,
但绝大多数在耗费了上亿美元后功亏一篑!
欧洲、日本、韩国、等经济强国和中国台湾等地区都尚未真正掌握其核心技术。
一个比较好的推文,什么是FPGA?为什么FPGA会如此重要?
讲了FPGA的基本概念,还有与CPU、GPU的一些对比,还有一些搞FPGA的公司,大家感兴趣可以看看。
FPGA领域国产替代或将是百亿级的机会,替代空间广阔。
Altera目前已被Intel收购,AMD收购了赛灵思。