FPGA设计因需而变 向新融合时代进发

　　半导体技术已经进入了新的发展时期。目前，28nm芯片容量足以满足整个系统需求，节省了功率组件和存储器。如果说哪一类产品的成长率超过半导体行业平均增长率，那FPGA(现场可编程门阵列)算是其中翘楚。无止境的带宽需求、无处不在的互联计算、不断拓宽的市场、势在必行的可编程技术都使得高度灵活的FPGA大放光彩。

　　一、FPGA设计因需而变

　　芯片设计取决于应用

　　在新的制程中，FPGA通常是最先被采用、验证和优化该工艺的器件之一。但是，对新技术节点的需求已经超出了电路设计能力，在芯片级甚至是系统级影响设计选择，例如要考虑高速串行接口。Altera现在通过工艺、器件和电路创新，发售了Stratix V FPGA，它具有可高度灵活配置的28 Gbps收发器。但是，在当今以系统为导向的环境下，只有业界最快的集成收发器还远远不够。串行链路需要速度足够快的控制器才能够跟上收发器。控制器需要速度很快的片内总线、容量足够大速度足够快的缓冲来支持它们。所有这些模块必须满足能耗要求，具体取决于系统应用以及使用模式。

　　相应的，Altera收发器技术必须提供多种选择。一些是在电路级——设计了不同版本的收发器工作在不同速率上，提供不同等级的能耗。从定制28nm系列中选择芯片，系统设计团队在收发器速率和能耗上满足了自己的系统要求，其它决定是在模块级。PCI Express Gen3或者DDR3等对性能要求很高、对功耗要求很严的控制器是在可编程单元中实现，还是在固定硬件中实现?这类模块应该连接至可编程架构，还是硬线连接的系统总线，或是都需要连接?答案取决于具体应用。

　　而高速串行链路并不是唯一的实例。当今很多系统设计，包括FPGA以及一个甚至多个32位嵌入式处理器，规划人员应该购买CPU作为专用标准产品IC或者高级控制器，还是在FPGA中实现CPU?如果是后者，那么他们应该使用可编程架构中的软内核，还是应该选择Altera SoC FPGA等支持硬核ARM处理器的FPGA?规划人员应该怎样划分设计才能实现带宽最大的数据流，例如，在高速缓存、DRAM控制器以及加速器之间，而不用跨过芯片边界?这些答案还是取决于具体应用。不论对于FPGA供应商有多么方便，都没有适用于所有用户的一个统一解决方案。

　　为能够满足不同应用的需求，FPGA系列必须提供收发器设计选择，实现接口控制器，内部存储器模块容量、速度和功耗，内部总线结构，实现CPU以及很多其它因素。

　　承担大部分系统设计职责

　　而大部分系统设计无法承受ASIC的成本，一个芯片设计仍然需要服务于很多用户。解决这一难题的唯一方法是Altera深入了解用户的系统设计，找到最能满足应用需求以及市场规模的共性领域。这是一个细致而又需要大量知识的过程，使我们能够进一步贴近用户的设计团队。

　　多年来我们与Altera关键用户密切合作，具有很深的专业应用知识并且非常熟悉FPGA的设计团队。而今天在我们与用户之间打开了另一空间：专用解决方案领域。2012年，很多非常具有竞争力的系统设计团队将会高度专业化。他们在建立产品竞争优势上非常专业，但是依靠硅片供应商来提供他们使用的系统平台。这类设计团队还需要全套的专用知识产权(IP)内核以及自动IP装配工具，例如Altera的Qsys等。或者，他们还需要完整的参考设计。随着设计团队的日益专业化，他们的硅片合作伙伴将承担大部分系统设计职责。这些就是Altera在2012年的变革所在。

　　我们继续在28nm以及后续节点与代工线伙伴合作，不断在工艺、器件和电路上实现创新，保持我们在硅片和电路上的技术领先优势。同时，我们与用户密切合作，确保交付非常符合他们的功耗、性能和成本特殊需求的产品。我们继续深入理解各种专业应用，从而能够交付有助于用户加速其设计规划实施的IP和参考设计。

　　二、FPGA兼顾灵活性和高功效

　　

 

　　Altera资深副总裁首席技术官Misha Burich

　　未来十年，FPGA架构的演进将会继续，可以利用这种兼顾的架构不断拓展应用领域。

　　如果在FPGA中集成了处理器，会同时兼具硬件与软件的灵活性。同时，如果我们把ASIC和ASSP的一些特性加入FPGA，又可为这个系统带来更高的功效和更低的成本，这是硅片融合的一个趋势。

　　FPGA厂商有天然优势

　　作为FPGA的供应厂商，我们有天然的优势，因为我们了解FPGA的架构，并且有生态系统。我们可以引用外面的处理器或者是一些硬核的IP来融合系统架构。有些芯片厂商如果没有FPGA的积累，尽管可以去做一些硅片融合，但他们只能做到处理器加上一些硬核的IP，灵活性就没有像传统的FPGA厂商这么好。

　　未来十年，FPGA架构的演进将会继续。在FPGA中我们会有硬核的处理器和大容量的逻辑单元，可以利用这种兼顾的架构不断拓展应用领域，覆盖高性能计算、高性能存储、汽车马达控制等。

　　需要支撑技术积累

　　在迎接硅片融合的时代，如果只是做芯片的话是远远不够的。芯片上需要支撑的技术，我们Altera在这方面也有一些积累，比如说集成处理器等方面。其实在过去的几年中，我们已经有很多的处理器供客户选择，包括我们自己开发的Nios 2的软核处理器，它是一个RSIC架构的处理器，是利用FPGA的架构来实现处理器功能的软核。

　　根据我们的调查，有1/3的客户会用到一个或多个NIOS软核处理器，因此在硬核的处理器选择上，我们也同样会有ARM硬核处理器集成在FPGA之中，提供给客户选择。

　　在其他处理器方面，我们有MIPS 32这样的软核处理器提供给客户，还有跟飞思卡尔合作的ColdFire软核处理器、与ARM合作的Cortex软核处理器。同时，我们也和英特尔合作，因为有些客户希望为Atom增加灵活性，所以英特尔将我们的FPGA与Atom做到了一个封装下，成为单芯片方案。

　　此外，在ASIC方面，我们有HardCopy的技术，不光是整个芯片可以做成HardCopy，我们还能把FPGA的一部分做HardCopy，这样就可为客户提供嵌入式ASIC方案。在ASSP方面，我们也会提供解决方案，同时会有一些IP。举个例子，我们在2010年收购了一个叫Avalon的公司，这个公司在OTN光通信领域有很多光通信IP的积累。通过收购类似Avalon的公司，Altera能够为OTN的客户提供一些解决方案。

　　在DSP方面，Altera也一直在投入。包括浮点运算的DSP架构，因为在有些应用中需要有浮点运算的DSP来提供很大的动态范围。在可变精度DSP方面，我们在新一代产品上也会有可变精度的DSP模块给客户。

　　混合系统开发需对应解决方案

　　在复杂的系统中，包括有FPGA、处理器、DSP等不同的模块，如何对它们编程需要多方考虑，包括综合、仿真时序分析、系统互联、基于C语言的编辑工具、DSP编程以及嵌入式软件工具OS支持等。

　　现在Altera有50%的开发人员在做软件工程支持，另外50%做芯片本身。针对以上提到的混合系统开发环境，我们有分别的解决方案：在综合、方针及时序分析方面，我们有传统的QuartusII;在片上互联方面，我们有Qsys工具;在基于C语言的编程工具方面，OpenCL可以做一个并行编程的编译器;在DSP编程方面，我们跟The MathWorks合作，可以通过SoPC Builder下的DSP Builder服务客户;在嵌入式软件工具及OS支持方面，由于我们有最强大的处理器组合，因此可以通过他们的第三方开发工具，获得对FPGA的开发支持。

　　三、FPGA设计融入哲学思想

　　

 

　　北京周立功公司FPGA工程师 郭立龙

　　融合为电子技术的行业应用带来了更适合的方式，而FPGA与生俱来的属性更使得这些方式呈现出多样性。

　　FPGA器件扩展ASSP功能

　　当不同电压的器件在一块PCB上集合时，面临兼容各种电平标准的问题，有了FPGA，情况大为改观。

　　在电子产品设计中，曾使用FPGA器件弥补ASSP器件功能上的不足。通用的MCU器件也许在智能家居主控单元中或者电表集抄器上无法提供足够的UART外设端口，FPGA的逻辑单元以及双口RAM资源的运用,能够以最少的硬件电路消耗完成多路UART接口的扩展，而且是轻松实现，因为各个FPGA厂家提供了经过充分验证的IP核。

　　同时，我们曾经也使用FPGA器件来增强或扩展ASSP器件已具备的功能。当不同电压标准的器件在一块PCB上集合时，设计者面临兼容各种电平标准的问题，或许MCU仅能够提供1.8V LVTTL，但有了FPGA的引入，情况将大为改观。FPGA的多电平标准Bank I/O能够完成1.8V LVTTL到3.3V LVCMOS、2.5V LVTTL等电平的完美桥接并不降低速度。

　　另外，我们还一直看重FPGA器件的高速的并行执行能力。数字0与1的翻转时间在FPGA器件中能够轻易小于零点几纳秒，这赋予了它无与伦比的集成电路速度。我们在大型的通信设备中能够看到他的性能，一些高速端口在处理数十条信道中的复杂的通信协议编码与解码，同时另一些I/O在并行处理多达10路的高速ADC送来的数据。

　　扮演控制核心角色

　　足够大的可编程逻辑门阵列将可以实现任何数字电路。内嵌式MCU与FPGA的融合是正在上演的重头戏。

　　后来，SoC的概念被提出，FPGA器件开始以控制核心的角色登台。如果所有的数字电路都是逻辑开关，那么足够大的可编程逻辑门阵列将可以实现任何数字电路。无疑，内嵌式MCU与FPGA的融合是正在上演的重头戏。

　　Altera半导体推出的NiosII软核处理器是标志性的SoC。NiosII处理器在FPGA逻辑中完整的运行软件编译代码并且不输性能，最重要的是能够与FPGA Fabric无缝连接，融合为一体。Altera半导体提供通过验证的一系列IP Core能够使得设计者轻易完成自定义的SoC系统搭建。我们看到大学中的爱好者在厂家的技术资料参考下能够顺利完成基于DDS技术的任意波形发生器设计，并带有LCD显示屏和触摸屏的人机交互GUI菜单，然后通过文件系统的支持将波形数据存入SD卡。

　　Microsemi公司的FPGA产品，早期在ProASIC3系列器件中实现嵌入ARM公司授权的标准MP7以及Cortex-M1内核，方式与Altera半导体的NiosII类似，但是这类方式有同一个短板——需要在FPGA器件外面增加额外的MCU所需内存器件，这使设计者又想起了传统的单板机式系统思路。不过很快，Microsemi半导体Fusion(融合)器件系列的诞生第一次使SoC的概念变得清晰。Fusion系列器件内嵌了多达512KB的用户可用FlashMemory，设计者可以在需要嵌入Cortex-M1或者8051S处理器内核的时候，将程序运行的C Code存储在器件内部的FlashMemory中，当然也可以用来存储字库、数组等用户数据。Fusion的另一个创新在于将多达30个通道并包含比较器等调理电路的ADC集成于单芯片内，实现模拟电路与数字电路的融合……现在，我们以上曾经做过的FPGA设计一定程度上可以统一到Fusion器件的单芯片SoC平台了。

　　利用Fusion的FPGA+Analog+“MCU”架构，我们曾成功协助设计者定制其专属的多核SoC系统。该产品的PCB面积有限，而传统的行业方案或许需要2-3颗MCU来并行处理才能够得以完成。基于设计者已有的软件算法，我们推荐一颗Fusion器件并顺利协助设计者嵌入2颗MCU软核完成设计，他同时将原来的PCB缩减50%。而实现的这些功能包括数据的多通道配置、数据格式的算法、系统的多路模拟量监控(ADC模拟模块)、GPRS的远程通信协议和加密算法。在以后的相当长的一段时间里，公司多次对设计者推荐这一项真正单芯片的软核SoC解决方案并不断获得认可，“融合”这个词的意义初显。

　　内嵌硬核处理器拉开序幕

　　硬核将晶圆面积变得更小而性能更高，也省去设计者调用软核处理器之外全总线挂接的调试步骤。

　　有了软核对于SoC技术的拓荒，半导体厂家开始考虑比较软核的逻辑单元门数与硬核的晶圆面积之间的平衡，于是，由FPGA半导体厂家主导的内嵌硬核处理器拉开序幕。Xilinx半导体与PowerPC的结合、Altera半导体与Cortex-A的结合、Microsemi半导体SmartFusion器件内部带有Cortex-M3硬核和通用外设部件……硬核利用半导体工艺的优势将晶圆面积变得更小而性能更高，同时也省去了设计者调用软核处理器之外全总线挂接的调试步骤，减少设计者自设计软核系统的不稳定因素。

　　通过长时间与Microsemi半导体的接触，发现设计者对SmartFusion系列器件在原有Fusion的结构基础上形成真正的硬件FPGA+Analog+MCU的结构有着更加快速的认可，并在设计推广中收获一些代表性的方案应用。在工业场合，SmartFusion器件采用的已被广泛应用的Cortex-M3标准ARM内核，使得设计者很容易将原来的同样内核MCU的设计无缝移植过来，同时，官方及周立功公司等提供完善的技术支持，设计者可以在SmartFusion器件的硬核和以太网MAC中运行实时操作系统支持TCP/IP协议，而官方也提供了广泛应用与工业的实时以太网IP解决方案。这样，设计者将多路ADC采集的模拟量数据整合上传，同时Cortex-M3接收主机端的控制指令通过AHB内部总线驱动FPGA逻辑部分的多路SVPWM实施MOSFET桥电路的精确控制。这样的应用在电机控制及高压变频器中是比较普遍的，而让人高兴的是，SmartFusion器件可以通过启动IAP方式使用内核来更新FPGA逻辑的程序，使器件远程更新变为现实，也提供了在这类较为危险的场合下为保障调试人员安全的一种解决方案。

　　前不久，帮助一位FPGA设计者分析几段HDL的设计，其中不同的编码方式使得同样功能的两个模块在时序上的布局布线竟产生了截然不同的差异，输出难以解释的混乱数据，期间百思不得其解。“或许他们(模块)想要平等的待遇”——仅仅打趣的一句话而已，没想到在更改为同样的编码位后问题得以解决!再次感慨现在的设计也需要融合哲学的思想!从电阻电容到集成电路，从开关管到可编程逻辑阵列，从8086的CPU雏形到盛行于世的ARM与SoC……当电火花遭遇半导体，人类的智慧使得它变得有序和富有灵魂!原来这是一场融合的大革命，持续百年并且仍在延续。

　　四、FPGA：融合迈入新阶段

　　向新融合时代进发

　　虽然FPGA现在只有几个资深玩家，但仍然可用“异彩纷呈”描述它的创新轨迹，而融合则是其“精髓”。一方面，它的融合不只是“跨界”，通过集成ARM处理器等进入嵌入式市场。正如维特根斯坦所言，各种哲学流派存在家族相似性，FPGA的融合也相似。如赛灵思(Xilinx)的Zynq-7000系列、Altera的28nm Cyclone V和Arria V产品、Microsemi半导体公司的SmartFusion器件等。Altera资深副总裁、首席技术官Misha Burich表示，未来10年是FPGA融合的时代，在FPGA中会集成硬核处理器、大容量逻辑单元、精度可调DSP等，利用这种兼顾的架构可不断拓展应用领域，覆盖高性能计算、高性能存储、汽车马达控制等。

　　另一方面，FPGA厂商突破摩尔定律的3D异构IC，将不同工艺的模拟和数字IC实现单芯片集成，为FPGA开辟了更广阔的未来。京微雅格(北京)科技有限公司市场总监窦祥峰就提到，FPGA未来融合的方向和创新点应该是在封装上，现在封装和制程节点同样重要，封装技术对系统集成有很大的帮助，如TSV硅穿孔、2.5D封装/3D封装等新型封装技术。

　　赛灵思公司全球高级副总裁、亚太区执行总裁汤立人也对记者表示，3D IC可将混合信号、存储器和高密度逻辑等不同工艺的裸片集成，逻辑使用20nm/22nm工艺，而混合信号和存储器则使用更成熟、更合适的工艺节点。3D IC技术可降低企业一下子把所有设计都移植到最尖端工艺的压力和风险，从而有助于整个行业向20nm工艺过渡。“不过，系统级单芯片器件的设计和集成比以往需要更多专业技术和投资，3D IC的开发和测试也需要多年专业经验。”汤立人进一步指出。

　　最近一年间赛灵思已交付了全球首批单芯片异构3D IC，其中包括高密度的Virtex-7 2000T，提供68亿个晶体管和2000万个ASIC等效门;高带宽的Virtex-7 H580T，提供多达16个28Gbps收发器和72个13.1Gbps收发器以及可满足关键Nx100G和400G线路卡应用功能要求的单芯片解决方案。

　　当然，一切创新都要以应用为导向。Altera公司总裁兼CEO John Daane表示，FPGA对新技术节点的需求已经超出了电路设计能力，在芯片级甚至是系统级影响设计选择。他举例道，在当今以系统为导向的环境下，只有业界最快的收发器还远远不够。串行链路需要速度足够快的控制器才能够跟上收发器，控制器需要速度很快的片内总线、容量足够大和速度足够快的缓冲以支持它们，而且所有这些模块必须满足能耗要求。

　　设计工具革新应对挑战

　　将融合进行到底的FPGA虽然一路走来风光无限，但Altera亚太区产品市场经理谢晓东指出：“FPGA硬件设计的灵活性也会带来诸如设计复杂度增加的烦恼，而软件开发在嵌入式系统开发周期中占重要地位。谁更早开发软件，谁就能占据先机，赢得市场。”由于FPGA包括处理器、DSP、硬核IP等不同模块，如何对它编程需要认真考虑，包括综合、仿真及时序分析，系统互联，基于C语言的编辑工具，DSP编程以及嵌入式软件工具OS支持等。

　　而FPGA厂家对设计工具的革新也着眼于此。赛灵思前不久公开发布新一代颠覆性设计环境Vivado设计套件，来打破集成和实现的瓶颈。“Vivado不仅能加速可编程逻辑和IO的设计速度，而且还可提高可编程系统的集成度和实现速度，让器件能够集成3D堆叠硅片互联技术、ARM处理系统、模拟混合信号(AMS)和绝大大部分半导体IP核。Vivado设计套件突破了可编程系统集成度和实现速度两方面的重大瓶颈，将设计生产力提高到同类竞争开发环境的4倍。”汤立人指出。

　　而Altera的方法是“各个击破”。Misha Burich提到，针对以上五点混合系统开发环境，Altera有分别的解决方案：在综合、仿真及时序分析方面，有传统的QuartusII;而在片上互连方面，提供Qsys工具;在基于C语言的编程工具上，OpenCL可以做一个并行编程的编译器;在DSP编程方面，Altera与The MathWorks公司合作，可以通过SoPC Builder下的DSP Builder提供给客户;在嵌入式的软件工具及OS支持方面，可通过他们的第三方开发工具，获得对FPGA的开发支持。此外，Altera率先在FPGA业界实现了虚拟原型开发技术，可支持用户面向他们的SoC FPGA器件开始应用软件的开发，以最小的工作量将软件移植到等价的硬件中，不需要修改就可以运行。

　　而京微雅格也深知开发工具的重要性。“为缩短设计周期和加快上市，提供便捷易用的开发工具越来越重要，我们在软件易用性与人性化、调试的方便性、时序优化、软件编译时间上做了很大的努力，现在我们在这些方面达到了国际先进水平。”窦祥峰表示。

　　除了FPGA原厂自己提供开发套件外，第三方的开发板或工具是FPGA生态系统的重要组成部分。北京阿尔戴信息技术有限公司南方区技术经理毛春静提到，目前的主流FPGA器件厂商，都只提供满足基本开发流程所需功能的工具，对前端设计、验证和评测支持甚少，这都需要专业的第三方EDA工具提供支持。“随着对FPGA器件应用的深入以及规模的扩大、复杂度的提高，必然会对第三方专业EDA工具有着持续增长的需求。”毛春静表示。

　　对于未来FPGA开发工具走向，窦祥峰表示，未来FPGA开发工具会利用CPU多核技术，减少FPGA的编译时间，利用GUI实现与RTL的互操作，提高软件的效率等。

　　国内厂商开始发力

　　从20世纪80年代开始先后有58家公司从事过FPGA的研发，但目前FPGA厂家仅只有三四家硕果仅存。而国内的声音在这方面相比通信芯片、无线芯片等相对较弱。可喜的是，除了航天772所在高可靠领域应用FPGA领域取得突破外，另一家着力于民用市场的京微雅格开始异军突起。

　　京微雅格公司CEO刘明博士对记者介绍，从多家技术、资金实力雄厚的大公司在FPGA领域折戟沉沙中吸取的教训在于：一是不能以技术为导向，要重视市场;二是要保证持续的资金投入，有些公司正是因为资金链的中断而退出市场。三是市场与芯片定位问题;四是软硬件配合问题。

　　京微雅格则吸取早期FPGA厂商失败的经验，以研发为主体、市场为导向，在经过对国内外市场的充分调研后确定了现在的FPGA+CPU+FLASH+SRAM的Tile架构，并推出了32款产品。刘明介绍说，京微雅格的优势在于研发、销售、市场、售后全部都在中国，因此更加了解中国的市场特点和需求。下一步京微雅格已开始55纳米LP工艺CME4000产品系列的开发，计划10月开始流片。

　　而航天772所则在高可靠领域应用找到了自己的施展天地。目前高可靠领域应用FPGA市场大约在整个FPGA市场的10%-15%份额，并且每年呈现快速增长的趋势。航天772所FPGA部主任陈雷表示，目前FPGA产品已经进入了“应用为王”的时代，构建不同应用领域的平台FPGA产品是未来发展方向。面向宇航、军用及汽车等特殊领域应用，航天772所已形成百万门级高可靠和高等级的FPGA系列产品。

　　当然，虽然国内FPGA已迈出了“一小步”，但能否成为FPGA业的“一大步”，还有诸多挑战。刘明表示，目前公司遇到的最大挑战是如何让国产FPGA尽快地进入市场并得以认可，除了自身修炼内功之外，还需要国内市场持续关注国产FPGA的研发进度，带动整个使用国产FPGA的生态链发展。陈雷也指出，应借助国家重大科技专项推动国产FPGA产业发展，以产业联盟的方式构建完善的国内FPGA产业生态环境，合适地引入资本市场推动产业的发展，加强整机系统企业对国产FPGA产业的牵引作用，力争以点带面，寻求合适的特殊领域应用环境作为国产FPGA的市场切入点，形成中国FPGA的核心竞争力。

　　五、可重构激发FPGA活力

　　

 

　　京微雅格公司CEO刘明

　　京微雅格的前身是 AgateLogic公司，成立于2005年，目前已累计投入4200万美元资金，包括两年前北京市政府投入1400万美元以加强京微雅格公司的产品研发和产业化，足见政府对FPGA产业的重视。

　　软件支持成为关键

　　我们也注意到，从20世纪80年代开始，先后有58家公司从事过FPGA的研发，其中不乏像Intel、TI、AT&T、三星等技术、资金实力雄厚的大公司，但目前FPGA厂家仅只有三四家。

　　我们从中吸取的教训在于：一是不能以技术为导向，要重视市场;二是要保证持续的资金投入，有些公司正是因为资金链的中断而退出市场;三是市场与芯片定位问题;四是软硬件配合问题。

　　京微雅格吸取早期FPGA厂商失败的经验，以研发为主体、市场为导向，产学研用相结合。京微雅格看到FPGA发展的趋势，即高集成度、可重构和低功耗，在经过对国内外市场的充分调研后，确定了 FPGA+CPU这种模式，提出并发展了一系列自我创新的概念和核心技术(如微处理器与可编程模块的融合，高速布线网络DCC在互连架构中的应用等)，开发出了FPGA+CPU+FLASH+SRAM的Tile架构。最新CME3000系列采用65nm工艺，集成最高4M的flash和128kB的SRAM以及8位的8051单片机，FPGA本身容量最高达6K。

　　FPGA作为一种可编程器件，软件的支持对产品成功起到关键作用，可以说软件已占到产品研发的60%。而京微雅格配合最新CME3000系列的软件系统Primace4.0功能极大增强、操作极大简化，实现了软、硬件平台的无缝结合。解决了软件问题，可以说是京微雅格产品研发攻关的重大突破。由此，京微雅格自主创新技术平台——— 可配置应用(CAP)自此形成了较完善的硬件和软件支持平台。

　　中低端切入 高端备战

　　我们的CME产品注重三个核心要素：一是Performance，即高性价比，二是Adaption，即可满足不同行业应用，在同一产品上可进行远程更新、升级以适应市场需求变化，降低研发成本。三是Cost，即低成本。现在，京微雅格已着手55纳米LP工艺CME4000产品系列的开发，计划10月开始流片，芯片逻辑资源近12KLE，并完善了IO功能，进一步提高了性价比。

　　在市场定位上，京微雅格采取的战术是从中低端产品做起，主要面向工业控制、显示驱动、信息安全等领域，并将进一步向汽车或消费类电子产品延伸。京微雅格的优势在于研发、销售、市场、售后全部都在中国，因此更加了解中国的市场特点和需求。而高端产品则主要定位在通信、广播等领域，京微雅格也已经做好了高端产品的技术准备，何时开发主要看客户的需求了。目前CME1000/2000产品在2011年实现销售129万元，今年一季度销售超过50万元，计划2012年销售1257万元。

　　此外，京微雅格也看到目前众多ASIC和ASSP设计厂商都会相继转投到用灵活性更高的可编程器件来实现，或者在他们的芯片中植入可重构可编程FPGA模块，这一趋势定会给PLD/FPGA市场注入更强大并源源不断的动力。

　　因此，京微雅格不只提供FPGA，还为相关厂商提供FPGAIP核，这是国外厂商所没有的。

　　目前公司遇到的最大挑战是如何让国产FPGA尽快地进入市场并得以认可，除了我们自身修炼的内功之外(包括硬件、软件的研发)，还需要国内市场持续关注国产FPGA的研发进度，带动整个使用国产FPGA的生态链发展。

　　六、FPGA已成融合集大成者

　　

 

　　赛灵思公司亚太区销售与市场副总裁 杨飞

　　随着工艺和技术的进步，融合ARM、DSP、硬核IP等已成为家常，但在实现融合之时还要面临一些取舍。

　　赛灵思公司在近半年动作频繁，28纳米FPGA、ZYNQ开发平台、3D IC、Vivado开发套件等等的出新，将赛灵思“创新是DNA”的理念发挥到了极致，引领着赛灵思走向“All Programmable”全新的征程。

　　3D IC是行业必然发展方向

　　3D IC是一个很热门的课题，不只是FPGA行业，也是半导体行业必然的发展方向。

　　在赛灵思的创新中，3D IC是不容错过的话题。赛灵思公司亚太区销售与市场副总裁杨飞表示，3D IC是一个很热门的课题，不只是FPGA行业，也是半导体行业必然的发展方向。“因为最主要的是它能够打破摩尔定律的束缚。假如工艺不改进，就只能跟着摩尔定律的步伐发展，并且不容易把数字和模拟IC混合在一起。”杨飞进一步指出，“我们今年推出了全球首款异构3D IC，将40纳米模拟电路跟28纳米数字电路混合在一起，通过3D IC堆叠到同一个芯片里面去，产生了全球唯一的400G OTN FPGA单芯片。在系统级的应用方面，就可将原来需要5片标准器件的方案变成单片FPGA方案。”

　　而实现3D IC的成功不是一般公司能做到的。杨飞表示，一方面是赛灵思每年投资4亿～5亿美元用于研发，投资3D IC从90纳米开始，到65纳米，又到28纳米量产，整个过程将近10年。并且，光有判断是不够的，还要付诸于行动，持续投入资金和耐心做研发，而且要等这么多年才能修成正果，一般的公司撑不了。另一方面是除了有决心和行动外，还要有技术的积累，要在相关技术、工艺、封装等方面具有综合实力才能成功。因为这不仅要解决散热问题，还要下决心把产品的架构设计成符合3D IC产品架构的需求。

　　在客户关心的开发难度和成本、时间方面，赛灵思也持续创新，今年新的软件开发平台Vivado即是佐证。杨飞表示，到了28纳米节点，FPGA中就有65亿个晶体管，如果用传统的FPGA开发手段，单个布线要做10多个小时，非常困难。而Vivado最主要的目的是减少开发周期，满足28纳米节点及以上节点新工艺集成度的需求，包括IP集成等。同时，因为FPGA带有ARM内核，需要提供一个有机结合硬件、软件的并行开发平台，加快开发的进度。“通过Vivado中高阶综合的开发手段，工程师可以在做系统设计的时候，以C为开发手段。因为无论是做马达控制，还是视频处理，往往要做一个算法，算法模型多是用C或C++建模。以前要把C模型变成逻辑，人工要花两三个月的时间，现在通过使用Vivado软件中自动化的工具AutoESL，可将其变成RTL即硬件描述语言，从而大大缩短了时间，全面提升了设计生产力。”杨飞指出。

　　集成新模块要看市场需求

　　系统需要集成的东西太多了，如果每个厂家都要自己做底层的IP，难度很大。

　　目前FPGA早已不再是单纯的“可编辑逻辑器件”，随着工艺和技术的进步，融合ARM、DSP、硬核IP等已成为家常。FPGA成为融合的“集大成者”，但在实现融合之时还要面临一些取舍。杨飞指出，融合最主要解决以下两个问题：一是提供系统集成性，这主要是希望把系统的性能和带宽加强，将密度、带宽和性能提高N倍，这是持续永恒的发展方向。并且很重要的一点就是还要保证低功耗，以适应节能环保的需求。二是要有推动产品迅速上市的支持机制，包括软件工具、产品易用性等。因为每个具体应用需求不一样，比如医疗设备要通过一些许可资质，需要1～3年的时间;汽车电子也涉及相关安全认证，从开发到上市一般需要3～5年;无线通信系统一般需求10个月左右;某些工业控制或者3D电视在几个月时间内就可完成。

　　目前FPGA的融合最引人注目的是集成ARM，将应用领域拓展至广阔的嵌入式市场。而传统FPGA里已经有处理器、逻辑等架构和能力，赛灵思通过将ARM A9双核集成到Zynq器件中，实现可编程平台硬件和软件有机的结合。杨飞对此表示，做系统设计的时候，可以考虑把性能指标要求比较高的部分放到ARM核中，而一些对性能指标要求特别高的硬加速部分可放到FPGA中。ARM和FPGA有机的结合，可以使FPGA更多地进入传统处理器服务的领域。因为这些领域本来扁平的系统架构中就需要处理器、FPGA等，而现在赛灵思提供一个更优化的架构，大大提升整个系统的带宽，也帮助我们扩大了应用市场。

　　未来FPGA还会集成什么模块?杨飞表示，典型的嵌入式系统中有处理器、逻辑IC、存储器，还有周边的设备，例如接口I/O、并行以及串行的接口。集成新的模块要看有没有足够大的市场催生需求。随着工艺的改进，IC的成本很大程度制约在芯片的I/O多少，芯片也不一定需要定制的模块，因为资源越来越充足。

　　未来的征程还在延续，赛灵思也早已胸有成竹。杨飞表示，从工艺的角度出发，赛灵思承诺会持续创新以保持领先，不断地进入传统标准器ASSP/ASIC所服务的领域，这一趋势将不断加快。在与客户应用结合方面，系统需要集成的东西太多了，如果每个厂家都要自己做底层的IP，难度很大。赛灵思推广的目标设计平台通过一些参考设计IP，大幅提高了赛灵思客户使用FPGA的效率，降低了研发成本。赛灵思未来还将提供更有效的软件工具以及更多的IP认证方案。

　　七、FPGA与ARM核结合实现功能互补

　　

 

　　赛迪顾问消费电子中心咨询顾问 马思超

　　随着FPGA技术的不断发展和创新，使RISC处理器与FPGA集成、两种系统的融合与优化成为新一代FPGA的发展趋势。

　　如今，FPGA技术正处在高速发展时期，芯片规模越来越大，集成度越来越高，速度不断提高，性能不断提升，功耗也越来越低。FPGA凭借其强大的并行信号处理能力，在应对控制复杂度低、数据量大的运算时具有较强的优势。但是在复杂算法的实现上，FPGA却远没有32位精简指令集计算机(RISC)处理器灵活方便，所以在设计具有复杂算法和控制逻辑的系统时，往往需要RISC和FPGA结合使用。这样，电路设计的难度也就相应地增加。

　　RISC和FPGA结合成发展趋势

　　RISC处理器与FPGA集成，减小了硬件电路的复杂性和体积，降低了功耗，提高了可靠性。

　　FPGA技术的不断发展和创新使RISC处理器与FPGA集成，从而大大减小了硬件电路复杂性和体积，同时也降低了功耗，提高了系统可靠性，两种系统的融合与优化成为新一代FPGA的发展趋势。

　　2010年，FPGA厂商Xilinx和Altera先后联手英国ARM公司瞄准下一代消费电子、汽车及工业电子应用领域，推出了各自的FPGA内嵌ARM硬核嵌入式处理器架构。与传统嵌入式微处理器概念不同，基于ARM的FPGA单片系统通过内部高速总线有效的提升系统间信号传递的速度与稳定性，摆脱了PCB布线线宽对信号带宽的限制。在降低PCB布局布线复杂程度的同时，极大程度地缩小了芯片尺寸。作为高性能、低成本协处理器的最佳选择，FPGA为处理器提供了硬件加速的空间。同时，FPGA庞大的可编程逻辑资源与灵活的可重配置能力使系统级芯片可以在内部进行软、硬件升级，解决了由升级系统功能带来的更换外部设备带来的成本问题。

　　作为迈入嵌入式系统领域的第一步，Altera和Xilinx(赛灵思)都成功地将片上系统硬核融入可编程逻辑。其中Xilinx仅与ARM合作，而Altera则提供更多嵌入式硬核的种类。然而两种系统的组合均可以根据实际应用需求进行优化与裁剪。Altera和Xilinx在2011年提出了以ARM为核心的可扩展式处理器平台。其中可编程逻辑仅作为可访问硬件资源被集成在ARM系统中。较以往的ARM处理器，这种可拓展式的嵌入式平台具有动态配置可编程逻辑的功能，可在需要时提升处理器速度，扩展处理器缓存容量。在FPGA与ARM系统接口方面，赛灵思提出的带有可编程逻辑的ARM系统解决了将FPGA嵌入ARM核方案中遇到的带宽问题。

　　FPGA与ARM核结合实现功能互补

　　两种高集成度芯片的融合将对已有的基于ARM和FPGA嵌入式系统重新定义。

　　FPGA与ARM融合的价值不仅仅体现在处理器性能的提升上。

　　用于视频监控领域的基于ARM的FPGA能够进行高级决策与控制处理，并管理复杂的控制系统结构和多个并行数据接入，同时进行高性能低延迟的信号处理，以通过分布式/远程智能视频系统对各种行为进行监控、分析和比较，并做出正确的行为决策。用于汽车电子领域的ARM嵌入式系统能够方便的连接到最新传感器技术，通过可编程逻辑的高性能并行处理能力处理多个数字信号输入(视频、雷达、红外等)，并能快速将数据传输给ARM处理系统进行分析、比较，然后做出反应，并在汽车电子系统框架中进行通信。另外，用于通信领域的FPGA芯片内部集成了高频无线收发模块。该类型FPGA与ARM的结合将给软件无线电提供片上系统的可能，使得无线电基站设计建设向低成本、低功耗和小型化发展。用于信号处理和工业控制领域的FPGA芯片通常不集成模数/数模转换功能。

　　然而在系统原型验证过程中，高速模数转换器的电路板设计一直是影响信号处理算法效率的首要因素。利用ARM系统内部硬件资源实现具有高可靠性的片内信号离散化过程是缩短验证周期的有力保障。用于智能移动终端领域的FPGA由于其强大的并行处理能力常用作协处理器，而ARM出色的图像处理性能已经颠覆了智能手机、平板电脑等领域。将这两种高集成度的芯片融合成为单芯片片上系统，将对已有的基于ARM和FPGA嵌入式系统重新定义。由此可见，FPGA与ARM的结合实现了各自应用领域中所需功能的互补。

　　ARM处理器与FPGA可编程逻辑相结合，提供了巨大的串行和并行处理能力，发挥了FPGA逻辑控制对大量数据进行高速处理的优势以及ARM软件编程灵活的特点。这不仅简化了ARM与FPGA之间的通讯，也使片外扩展存储器以及与外设通讯变得相对简单;同时通过在FPGA中嵌入各种IP软核和用户控制逻辑/复杂算法控制逻辑以实现各种接口和控制任务。基于ARM的FPGA能够对逻辑资源进行动态配置，实现时间的时分复用，灵活快速地改变系统功能，节省逻辑资源，能够满足大规模应用的需求，是未来FPGA重点发展的领域之一。

　　八、高可靠领域FPGA大有可为

　　

 

　　航天772所FPGA部主任 陈雷

　　应借助国家重大科技专项推动国产FPGA产业发展，以产业联盟的方式构建完善的国内FPGA产业生态环境。

　　航天772所是全球领先的宇航微电子整体解决方案的供应商，同时也是专业的电子系统小型化解决方案的供应商。航天772所从2002年开始从事高可靠的FPGA设计、封装、测试及可靠性评估工作，通过10年的发展，形成了一支专业从事高可靠应用的FPGA及PROM研制团队。

　　航天772所在高可靠和高等级FPGA和PROM设计、封装、测试及应用等方面形成自主核心技术及系列产品，实现了中国自己的“航天百变芯”。

　　高可靠领域应用FPGA占市场15%

　　具有完善的封装、测试和可靠性考核条件，才能在高可靠产品的研制和生产中占据优势。

　　通过对FPGA的市场分析，目前高可靠领域应用FPGA市场大约在整个FPGA市场占据10%～15%份额，是一个非常大的市场，并且每年都呈现出快速增长的趋势。结合航天772所自身特色，针对高可靠特殊领域应用FPGA产品研发，是我们重点关注的领域。同时航天772所具有完善的封装、测试和可靠性考核条件，所以在高可靠产品的研制和生产中有着非常明显的竞争优势。

　　目前，高可靠FPGA客户需求的主要是陶瓷封装形式，而FPGA由于芯片面积大、散热高、引脚多，在陶瓷封装技术方面带来新的挑战。航天772所可以提供CPGA、CLCC、CQFP、SPGA、CBGA等多种FPGA产品的陶瓷封装，基于自身的陶瓷封装线还可以根据用户的需求提供小型化和差异化的封装，并且可以实现多芯片的封装。

　　此外，测试是FPGA研制的重要环节。FPGA的测试不同于传统的ASIC电路，每个FPGA厂家都会投入大量的人力和物力来进行FPGA测试。

　　航天772所研制的是高可靠的FPGA芯片，所以测试是产品生产的重中之重。每个产品从开始立项定义后，所里专门从事FPGA测试的团队就会开展可测性设计。基于航天772所高性能大型测试仪，航天772所构建了千万门级SRAM型FPGA测试平台，目前可以实现高可靠FPGA产品的量产测试。

　　从特殊应用领域入手满足客户需求

　　FPGA已进入“应用为王”的时代，构建不同应用领域的平台FPGA产品是未来的发展方向。

　　面向宇航、军用及汽车等特殊领域应用，航天772所已形成百万门级高可靠和高等级的FPGA系列产品。目前产品包括B4000系列、BQV系列、BQVR系列和BQVR-RH系列4大系列核心产品，核心产品规模从万门级到百万门级，电压覆盖了5V到2.5V，产品满足以空间领域为代表的多种高可靠环境应用。本着从客户应用方便出发，航天772所4大系列产品可以直接采用Xilinx公司的ISE开发环境。

　　为保障用户系统解决方案的配套，航天772所研制了BQ系列的PROM芯片，同时针对宇航领域开发了刷新芯片BSV1，可以进一步提高FPGA空间应用的可靠性。考虑到在恶劣环境使用下FPGA芯片对电源产品有着特殊要求，航天772所还针对高可靠环境开发了面向FPGA应用的电源芯片。此外，通过多年FPGA产品的研制，航天772所在FPGA的封装、测试和可靠性方面有着丰富的经验，可以为客户提供相应的技术服务与支撑。

　　通过针对全球FPGA市场的分析及对竞争对手的分析，FPGA未来的发展必然是以客户需求为牵引。目前FPGA产品已进入“应用为王”的时代，构建不同应用领域的平台FPGA产品是未来的发展方向。立足微电子整体解决方案的优势，从特殊应用领域入手满足客户的需求，是航天772所FPGA产品的定位。目前针对空间应用的单粒子加固30万门宇航级 SRAM型 FPGA-BQVR300RH和以FPGA为核心的军用SOPC是今年重点推广的产品，已经有多家客户订货及使用。

　　对于中国FPGA的发展，应借助国家重大科技专项推动国产FPGA产业发展，以产业联盟的方式构建完善的国内FPGA产业生态环境，合适地引入资本市场推动产业的发展，加强整机系统企业对国产FPGA产业的牵引作用，力争以点带面，寻求合适的特殊领域应用环境作为国产FPGA的市场切入点，形成中国FPGA的核心竞争力。

　　九、All Programmable器件的设计时代已经到来

　　历经四年的开发和一年的试用版本测试，赛灵思可编程颠覆之作 Vivado 设计套件终于震撼登场，并通过其早期试用计划开始向客户隆重推出。新的工具套件面向未来十年 “All-Programmable”器件而精心打造， 致力于加速其设计生产力。

　　赛灵思市场营销与公司战略高级副总裁Steve Glaser表示：“在过去的几年中，赛灵思把??半导体技术的创新推向了一个新的高度，并释放了可编程器件全面的系统级能力。随着赛灵思在获奖的Zynq™-7000 EPP(可 扩展式处理平台)器件、革命性的3D Virtex®-7堆叠硅片互联(SSI)的技术器件上的部署， 除了我们在FPGA技术上的不断创新之外， ，我们正开启着一个令人兴奋的新时代——一个“All Programmable”器件的时代。”

　　“All Programmable”器件，将使设计团队不仅能够为他们的设计编程定制逻辑，而且也可以基于ARM®和赛灵思处理子系统、算法和I / O进行编程。总之，这是一个全面的系统级的器件。Steve Glaser说“未来“All Programmable”器件要比可编程逻辑设计更多。他们将是可编程的系统集成，投入的芯片越来越少，而集成的系统功能却越来越多。”

　　Steve Glaser还表示，在利用“All Programmable”器件创建系统的时候，设计者所面临的是一套全新的集成和实现设计生产力的瓶颈问题。一方面从集成的角度讲，其中包括集成算法C和寄存器传输级(RTL)的IP;混合了DSP、嵌入式、连接和逻辑域;验证模块和“系统”，以及设计和IP的重用等。实现的瓶颈包括芯片规划和分层;多领域和大量的物理优化;多元的“设计”与“时序”收敛;和后期的ECO和设计变更的连锁效应。

　　

 

　　十、Vivado设计套件以IP和系统为中心

　　打造全新设计环境

　　Vivado借鉴ISE设计套件的所有经验、注意事项和关键技术，并充分利用最新EDA算法、工具和技术，打造了这个以IP和系统为中心的、面向未来10年All Programmable器件的全新设计环境。赛灵思早在1997年就推出了ISE设计套件。在其后15年的时间里，随着FPGA功能的增强，赛灵思为ISE套件增添了许多新技术，包括多语言综合与仿真、IP集成以及众多编辑和测试实用功能，努力从各个方面改进ISE设计套件。与ISE相比，Vivado设计套件的优势体现在：确定性的设计收敛;可扩展的数据模型架构、芯片规划层次化，快速综合、多维度分析布局器、功耗优化和分析、简化工程变更单(ECO)、流程自动化，非流程强制化;IP封装器、集成器和目录;Vivado HLS把ELS带入主流;VIVADO仿真器。

　　生态体系是关键

　　打造生态体系是赛灵思保证Vivado为客户带来更多价值的关键。赛灵思在开发Vivado设计套件时充分利用业界标准来提高其易用性，支持已经熟悉的约束条件和接口标准，同时扩展第三方生态体系对IP和工具流程的支持。Vivado支持的标准包括：AMBA AXI4互联、自由建模库、Synopsys设计约束等。

　　赛灵思认为，利用All Programmable器件创建系统，设计者将面对的是一套全新的集成以及如何实现设计生产力的问题。从集成的角度看，包括集成算法C和寄存器传输级(RTL)的IP，混合了DSP、嵌入式、连接和逻辑域，验证模块和“系统”以及设计和IP的重用等。实现的瓶颈问题包括芯片规划和分层、多领域和大量的物理优化、多元“设计”与“时序”收敛、与后期的ECO和设计变更的连锁效应等。

　　Vivado解决集成与实现问题

　　为解决集成瓶颈问题，Vivado设计套件采用用于快速综合和验证C算法IP的电子系统级(ESL)设计，实现重用的标准算法和RTL IP封装技术、标准IP封装和各类系统构建块的系统集成，使模块和系统验证的仿真速度提高3倍，同时硬件协同仿真将性能提升100倍。

　　值得指出的是，Vivado高层次综合技术将C、C++和SystemC规范直接运用于FPGA，无需手动创建RTL，从而加速设计实现进程。高层次综合可采用Verilog、VHDL和SystemC语言编程的RTL设计文件，还能生成验证和实现脚本，实现RTL验证和RTL综合工作的自动化。就OpenCL而言，赛灵思是开发OpenCL框架的行业成员之一。就GPU而言，OpenCL是开启并行基础架构的关键，但目前还不能直接支持FPGA。所以，高层次综合技术是FPGA开启并行基础架构的关键。

　　为了解决实现瓶颈问题，Vivado采用一个分层的芯片规划器和分区器、一个具有行业领先SystemVerilog支持功能的快速逻辑综合工具(速度可提升3～15倍)，以及一个更加快速(4倍速度)和更具确定性的布局布线引擎。该引擎能够利用分析技巧最小化时序、走线长度和布线拥塞等多个变量的成本函数。而且，这种增量式流程只需对设计的一小部分进行重新实现，就可快速处理工程变更通知单(ECO)上的任何修改，同时确保性能不受影响。另外，产品采用最新的共享可扩展数据模型，用户能够在设计流程的每个阶段得到功耗、时序和面积的估计值，有助于进行提前分析，然后采用自动时钟门控等集成功能予以优化。

　　赛灵思打造的全新Vivado设计套件正是为了解决集成和实现的瓶颈，使用户能够充分利用这些All Programmable器件的系统集成能力。这是一个全面的系统级的器件。未来All Programmable器件要比可编程逻辑设计更多。它们将是可编程的系统集成，投入的芯片越来越少，而集成的系统功能却越来越多。

　　十一、FPGA分销需做好原厂与客户的“红娘”

　　

 

　　科通集团Director 谢章立

　　科通作为Xilinx本土最重要的分销商之一，新的技术必将为我们创造更多的应用机会和更多的客户群体。

　　FPGA的优点首先在于其通用性，由于它属于半ASIC的平台性器件，又具有ASIC和ASSP所不能支持的灵活性和可扩展性，而且绝大多数设计都是基于硬件描述语言的，所以它具有方便的升级、移植和扩展性，这些都非常适合当前和未来飞速发展和变化的电子产品;至于劣势主要是FPGA对设计者自身能力的要求较高，这相当于提高了设计者的门槛，还有随着FPGA规模的越来越大，在时钟、时序、仿真、联合设计和验证方面都带来了较大的挑战。

　　FPGA服务需要快速响应

　　FPGA需要更强的技术支持能力才能推广应用的产品，代理商要全方位给客户提供支持。

　　由于上述特点，FPGA的应用领域很广，七大战略性新兴产业，包括节能环保、新能源、新一代信息技术、新能源汽车等对于FPGA的应用都存在着诸多机会，这对原厂和分销商而言，是一个很大的商机，同时也是挑战。从科通公司目前的资源及客户开发情况上看，我们的主要客户集中在工业、医疗、通信和消费类电子等方面。首先科通与多家全球主要的领先半导体供应商及软件厂商有着紧密的合作关系，我们可以共享这些产品线的资源优势，挖掘和取得更多的机会。其次我们有一个非常有经验、非常优秀的FAE团队。我们知道FPGA是需要更强的技术支持能力才能推广其应用的产品，优秀的FAE可以从系统方案、时钟方案到板级、逻辑、时序等全方位给客户提供支持，只有解决了客户的后顾之忧，客户才会放心选用，只有针对客户遇到的问题能够快速反应并快速解决，才能使客户的产品尽快推向市场。可以说我们的成功在很大程度上取决于我们的FAE团队。最后，我们拥有遍布全国各大城市的成熟的销售技术团队，具备快速的响应支持能力，能为客户提供最好的服务。鉴于新兴产业的客户对FPGA的理解和应用能力相对不强，科通正努力培养一支专业的技术团队，广纳FPGA方面的人才，与原厂紧密联系，为客户开展更多的培训和研讨会活动，确保客户能够及时得到最充分的新技术支持和产品信息，以协助客户进行更深入具体的开发。在汽车电子领域，我们也和新能源汽车行业的龙头企业保持着紧密联系，这将是一个长期的开拓过程，我们与客户共同合作，共同成长。

　　作为Xilinx的分销商，科通不仅是原厂和客户之间沟通的桥梁，并且还能将终端客户的需求和信息整理分析后反馈给原厂，以推动FPGA技术的变革更新，是这个行业链中不可或缺一份子。因为分销商处在接触客户的第一线，与客户的日常合作非常紧密，能更好地把握市场的脉搏和需求。所以科通会经常与原厂保持互动机制，把有价值的需求信息反馈给原厂并联合原厂整合资源来推动客户产品开发。每个公司都会有自己独有的资源优势，科通公司也结合了自己的优势资源来建立Xilinx产品线的生态系统，比如有些客户属于Design house类型，有些是属于有市场却没有设计能力类型。科通的作用就是为他们做“红娘”，最终取得多方共赢的局面。

　　加强新技术的学习能力

　　针对新技术，分销商必须深入理解学习新技术的特性，然后再有针对性地进行推广。

　　Xilinx FPGA可编程逻辑解决方案缩短了电子设备制造商开发产品的时间并加快了产品面市的速度，从而减小了制造商的风险。与采用传统方法如固定逻辑门阵列相比，利用Xilinx FPGA可编程器件，客户可以更快地设计和验证他们的电路。而且，Xilinx FPGA器件是只需要进行编程的标准部件，客户不需要像采用固定逻辑芯片那样等待样品或者付出巨额成本。

　　科通作为Xilinx本土最主要的分销商之一，新的技术必将为我们创造更多的应用机会和更多的客户群体。针对新的技术，分销商应基于新产品的优势发现更多的应用机会和目标市场，并针对目标市场制定相应的策略，进一步提高FPGA产品的市场份额。在每一代新产品发布前，分销商都会向原厂深入学习新器件的特性，研究其在各个市场应用中独有的价值，有针对性地制定相应的策略来进行推广。在宏观上，一般采取先重点在各个行业的领军企业中推广，然后逐渐加大向中小企业推广的力度。在微观上，则要根据不同的产品特性，采取不同的推广策略。

　　对于融合了功能模块硬核的特性，如集成PCIe、memory控制器、selectIO等硬核，分销商一般会统计有这方面需求的客户，专门进行推广，并组织客户进行相关层面的技术培训。而且由于硬核不仅提高了性能，也大大降低了开发难度和设计门槛，允许更多客户尝试使用FPGA这种新技术，所以分销商的推广对像不仅包括已经使用过FPGA的客户，也应包括未使用过FPGA的新行业客户。

　　对于工艺的改进，比如Xilinx 7系列All Programmable FPGA基于先进的28nm HPL工艺技术，实现了突破性功能、容量和系统集成。分销商一方面推荐传统客户尽量使用新一代FPGA来设计新产品，以帮助客户降低其产品的成本和功耗。另一方面也会向传统ASIC和ASSP领域发起冲击。因为新工艺实现更高性价比和更低功耗，在相同性能的情况下进一步缩小了FPGA与ASIC和ASSP的价格差距，而FPGA的可编程特性可以帮助客户更快地推出新产品，这些特性必然能使FPGA获得更广阔的市场。

　　对于xilinx的zynq-7000可扩展平台，集成了双核cortex-A9，提供了ARM与FPGA之间的超高带宽数据传输。分销商的推广策略就应从平台化、高集成度以及高带宽需求三方面入手，解决客户现有方案的技术瓶颈，提升其产品性能。

　　总而言之，针对新技术分销商必须深入理解学习新技术的特性，通过所有一线人员(各产品线)收集整理各行各业客户的需求，然后再有针对性地进行推广，给客户提供最优的解决方案，同时扩宽FPGA的市场份额，达到双赢的目的。

　　十二、FPGA应用走向低端尚需时日

　　FPGA正在逐渐替代传统意义上的MCU，因为其更加灵活。FPGA也会更强烈地影响到传统的MCU和ASIC产业。

　　FPGA容量的提高和集成度的增加，使FPGA的功能变得更加强大和灵活。对设计者来说，是挑战与机遇并存。

　　对ASIC构成威胁仍非易事

　　随着功能的强大，可以适合更多的工程领域，与传统的 ARM、DSP形成了一个竞争的局面。很多工程师已经在使用FPGA来替代传统的ASIC应用。例如，FPGA集成了DSP模块就可以使某些在原本使用专用DSP的场合下，使用通用的FPGA来代替。集成了ARM之后，就可以在一个场合下替代原有的ARM。可以使用一种通用的器件来实现不同的MCU所实现的功能。这让很多设计在初期可先使用通用的FPGA实现功能验证;等到产品化的时候，再使用一些专用ASIC。

　　不过，就目前的技术发展情况来讲，FPGA想要真正对ASIC的市场构成威胁恐怕绝非易事。尽管FPGA的成本不断下降，但相对ASIC来说，它的封装及总成本仍然昂贵，想要从高端市场走入低端应用尚需时日。另一方面，ASIC阵营也在不断朝多内核、可编程方向发展，简单紧凑的结构和优秀的实时处理能力恐怕也不是复杂的FPGA可以马上企及的。是否能够对ASIC构成真正挑战，还要拭目以待。对设计者来说，随着容量的增加以及IP核的增加，设计要比之前容易一些。不过，也需要设计者学习更多的设计技巧与知识。

　　FPGA会成为设计者首选

　　FPGA的需求增长量非常快，几乎在各个领域中都可以见到FPGA的影子。FPGA正在逐渐替代传统意义上的MCU，因为其更加灵活。尤其是在高速的通信行业，FPGA的使用量非常之大。同时，在很多消费类产品和工业产品上，很多产品也在大规模的使用FPGA来替代传统的ASIC。

　　FPGA有如下优势：首先，FPGA的运行速度非常适合在高速的场合下使用;其次，FPGA的IO资源也非常丰富，在连接多个设备和多路设备的时候有巨大的优势。再次，FPGA内部是并行运算的，在大数据量的处理和吞吐的时候非常方便。设计开发灵活，便于系统的更新换代，二次开发非常方便。

　　FPGA需要改进的地方有两方面：一是成本，二是性能。尽管近年来FPGA的成本已经有了大幅度的减低，但是相比ASIC来说成本还是偏高。如果FPGA的成本能进一步的降低，那么FPGA市场将进一步扩大。随着FPGA性能的增强，可以使FPGA具有更强的运算仿真能力，这将给我们提供一种更强有力的设计开发工具，让设计变得更加轻松。

　　FPGA在未来会渗透到更多的领域，会越来越被人们所重视和认可。在更多的情况下，FPGA会变为设计者的首选。此外，FPGA也会更强烈地影响到传统的MCU和ASIC产业，这都取决于FPGA的优点。

　　作为一个基于高端技术的行业，FPGA的发展前景显然是非常广阔的，业内的专家们不拘泥于固有的平台，新的设计思路和方法不断涌现，新的应用市场不断拓展。挑战意味着更大的机遇，这绝对是一个非常值得关注和期待的行业。