“万能”芯片FPGA有多牛！

方案推荐 Doris · 2023-05-25

导读：FPGA 是可以先购买再设计的“万能”芯片。FPGA （Field Programmable Gate Array）现场可编程门阵列，是在硅片上预先设计实现的具有可编程特性的集成电路，它能够按照设计人员的需求配置为指定的电路结构，让客户不必依赖由芯片制造商设计和制造的 ASIC 芯片。广泛应用在原型验证、通信、汽车电子、工业控制、航空航天、数据中心等领域。

FPGA 三大技术指标

FPGA 硬件三大指标：制程、门级数及 SERDES 速率，配套 EDA 软件工具同样重要。比较 FPGA 产品可以从技术指标入手。从 FPGA 内部结构来看，主要包括：可编程输入/输出单元（I/O）、可编程逻辑块（LC）、完整的时钟管理（CMT）、嵌入块式 RAM（BRAM）、布线资源、内嵌的底层功能单元和专用硬件模块等。

根据赛灵思披露的数据，一个 LUT6 等效 1.6 个 LC，一个 LC 对应几十到上百“门”，1000 万门约等于 10 万 LC，即 100K CLB 级别 FPGA。与 ASIC 不同的是，客户在选购 FPGA 产品不仅考虑硬件参数，配套 EDA 软件的性能也同样重要。

FPGA 三大优势

相对于ASIC，FPGA具有3点优势：

1）可编辑，更灵活

通过对 FPGA 编程，FPGA 能够执行 ASIC 能够执行的任何逻辑功能。FPGA 的独特优势在于其灵活性，即随时可以改变芯片功能，在技术还未成熟的阶段，这种特性能够降低产品的成本与风险，在 5G 初期这种特性尤为重要。

2）产品上市时间短，节省了 ASIC 流片周期

由于 FPGA 买来编程后既可直接使用，FPGA 方案无需等待三个月至一年的芯片流片周期，为企业争取了产品上市时间。

3）避免一次性工程费用，用量较小时具有成本优势

FPGA与ASIC主要区别在于ASIC 方案有固定成本，而FPGA 方案几乎没有，在使用量小的时候，FPGA 方案由于无需支付一次性百万美元的流片成本，同时也不用承担流片失败风险，FPGA 方案的成本低于ASIC，随着使用量的增加，FPGA 方案在成本上的优势逐渐缩小，超过某一使用量后，ASIC 方案由于大量流片产生了规模经济，在成本上更有优势。

FPGA应用领域

电信业

电信行业一直是FPGA的主要用户。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需要很长时间才能完成，FPGA提供了一个捷径。电信设备的最初版本一般采用FPGA，如今，华为已成为FPGA的最大客户。华为两年前即提供了世界上最早的5G电信设备解决方案，相较于其他供应商处于明显优势。

无人驾驶汽车行业

FPGA 在未来汽车中主要应用在 ADAS/AD 系统、马达控制、激光雷达、车载信息娱乐系统和驾驶员信息系统。以 FPGA 巨头 Xilinx 为例，赛灵思在汽车上已经形成了自生成熟的闭环的生态系统，提供从高级驾驶员辅助驾系统（ADAS）、自动驾驶(AD)、激光雷达到车载信息娱乐系统（IVI）和驾驶员信息（DI）的全方面支持。

AI领域

FPGA在 AI领域具有很多显著优势，包括并行计算能力、低功耗、灵活性、可重构性、硬件加速及实时性能和成本效益等，这些优势使得FPGA在边缘计算、物联网等领域具有巨大潜力和广泛应用前景。此外在 AI 领域处理效率及灵活性具有显著优势，在加速二值化神经网络（BNN）中比较 FPGA、CPU、GPU 和 ASIC，FPGA提供了超过 CPU 和 GPU 的效率。

石油和天然气领域

在石油和天然气实施领域中，2007年左右出现了一个利基市场。传统计算机模拟地球上的钻孔以发现石油所花费的时间比实际建造的钻井场地和钻井本身还要长，FPGA加速器的使用极大地改变了这种颠倒时序。石油公司数据中心中的第一个FPGA，用于计算地震图像，几年来，FPGA在石油和天然气领域的应用不断扩大，如今，石油和天然气中的预测和模拟仍然很重要。

本周小包也为大家精心挑选了几个FPGA、智能家居、医疗电子相关的“大项目”，让大家荷包鼓起来！

①在GIS局放在线监测设备上使用运行的FPGA程序

项目值：￥50000

项目详情：

开发产品：局放

安装：GIS

实现功能：FPGA做ADC高速采样数据处理，ADC采样频率40-100MHz，一个FPGA处理8-16的ADC采样处理，采样数据完成计算后传送给MCU

交付：FPGA程序

开发周期：一个月以内

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②动态血糖监测

项目值：￥50000