舞起新衣袖：FPGA拭目以待
2009-02-03
作者：来源：电子工程世界
当以65nm保持领先竞争优势的赛灵思FPGA以“赛灵思公司的主要文化在于创新”的指领下不断地加快发展步伐，试图取得更大的市场时，DSP也以其广泛的覆盖范围在3C（Communication、COMPUTER、Concumer-通信、计算机、消费类）领域大显身手，占整个市场需求的90%，而ASIC在遇到FPGA挑战现在仍然屹立不倒，让那些揣测ASIC会终结的市场分析人士也未能作出定论。
然而，市场机制决定的市场竞争是残酷而艰巨的，能否推出更新更优的产品，能否占有广大的市场空间，能否满足不断升级的客户的需求，无论对ASIC，对DSP，还是对FPGA，都是机遇和挑战并存的。
三足鼎立？
ASIC即专用集成电路，是指应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。IC的设计方法和手段经历了几十年的发展演变，从最初的全手工设计发展到现在先进的可以全自动实现的过程。这也是近几十年来科学技术，尤其是电子信息技术发展的结果。
ASIC的特点是面向特定用户的需求，品种多、批量少，要求设计和生产周期短，它作为集成电路技术与特定用户的整机或系统技术紧密结合的产物，与通用集成电路相比具有体积更小、重量更轻、功耗更低、可靠性提高、性能提高、保密性增强、成本降低等优点。
DSP是在模拟信号变换成数字信号以后进行高速实时处理的专用处理器，其处理速度比最快的CPU还快10-50倍。在当今的数字化时代背景下，DSP已成为通信、计算机、消费类电子产品等领域的基础器件，被誉为信息社会革命的旗手。业内人士预言，DSP将是未来集成电路中发展最快的电子产品，并成为电子产品更新换代的决定因素，它将彻底变革人们的工作、学习和生活方式。DSP的特点是系统集成度更高，运算能力很强，速度很快，体积很小，而且采用软件编程具有高度的灵活性。
FPGA是现场可编程门阵列产品，提供了最高的逻辑密度、最丰富的特性和最高的性能。现在最新的FPGA器件，如XilinxVirtex?系列中的部分器件，可提供八百万“系统门”（相对逻辑密度）。这些先进的器件还提供诸如内建的硬连线处理器（如IBMPowerPC）、大容量存储器、时钟管理系统等特性，并支持多种最新的超快速器件至器件（device-to-device）信号技术。FPGA应用广泛，从数据处理和存储到仪器仪表、电信和数字信号处理。
纵观各种产品的发展，无疑速度、功能、性能、价格是其发展的关键和动力所在，从７０年代的理论基础，到现在的不断改进，从产品的初步实现，到现在的纷纭变化，从产品的推广普及，到现在的异军突起，它们在各自的最初发展方向和发展目标上成为了这个时代引领潮流的顶尖技术，在特定的时间特定的领域内为我们的生活和工作提供了种种便利，也为各自的继续发展在寻找新的商机和新的技术开发层面。从研发，从市场，从技术支持，到销售，到应用，到开拓创新，各个产品的各个运作层次的工作人员，都在积极努力，试图应对快速激烈的变化，在既相互合作又相互竞争的复杂关系中闯出自己的独特的风格，扩大自己占有的版图，抢占发展的先机，维持甚至改变三足鼎立的局面，以树立自己在这一领域的领导地位。
就如赛灵思亚太区市场行销董事郑馨南先生所说“要想在通讯领域取得更大的市场，就必须要在器件方面提升功能，并大力降低功耗，这是赛灵思一直努力的方向”。
青出于蓝甚于蓝？
作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路，FPGA既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。使用FPGA来开发数字电路，可以大大缩短设计时间，减少PCB面积，提高系统的可靠性。而这也再次映证了郑馨南先生着重强调的“以科技创新不断领跑技术前端”。
独特的技术是一个产品保持常青的最有力资本。赛灵思公司有三大代表性的产品线：高端的Virtex系列FPGA、高产量的Spartan系列FPGA、超低成本和低功耗的CoolRunner系列CPLD。同时，赛灵思非常注重产品技术优势，比如在降低产品功耗方面，赛灵思有一项独有的“三极栅氧化层的技术”，要使产品速度快，功能提升，功耗降低，氧化层就要薄，所以客户就需要根据不同部件的需求采用不同的氧化层，赛灵思的这一技术能很好的满足需求。
聪明的人总是会观察对方的软肋来发展自己壮大自己。FPGA抓住了ASIC的三个缺点：一、ASIC只是针对一个客户的量，而FPGA有两万个不同的客户群，每次生产一个器件，有两万个客户分担，而ASIC没有量，风险大，二、ASIC犯错的机会多，大概90nm，是40%的犯错率，随之就会带来开发周期延长的问题，使产品延迟进入市场，三、市场的规格不断改变，但ASIC却是固定的，不是灵活的，市场规格发生变化后，这个ASIC就不能用了，但FPGA是可编程的，无论市场怎么改，都可以根据市场的改变来重新编程。从这三个角度来看，成本、规格改变、犯错的几率，FPGA以它更加完善更加强大的功能和逐渐降低的成本征服了越来越多的客户，所以赛灵思可以自豪地说“通信、工业、消费电子、医疗等各个领域，FPGA无所不在。”
当然，FPGA在和DSP的角逐中也有其独特的优势。FPGA的一个最大优势就是在DSP的处理方面，FPGA是并行的，而TI的DSP是串行的结构，每一个周期会处理一个事情，FPGA是并行，可以在一个周期处理很多东西，所以在功能方面非常的强，当需要高功能时，FPGA的优势就会显露出来。这或许也是为那些认为FPGA会取代DSP的业内人士的猜测提供了一个支撑点。
如何来保证FPGA的市场吸引力可以逐渐增强？这也从另一个角度指出了FPGA的一个显著特点。郑馨南先生认为，FPGA以前很多都是软体，没有硬核，只有软核，但现在我们趋向于很多硬核在里边。硬核是固定化的，少了可编程的灵活性。但也有好处，就是低功耗，面积很少。在产品里边加入硬核，那就是帮助客户把功耗降低了，把功能提升了。
实际上，无论是FPGA的硬件，还是令很多开发FPGA的厂商失败的软件，赛灵思都得到了很好的部署和解决。赛灵思的开发工程师中，1/3是硬件，2/3是软件，因为“每个人都可以做硬件，但并不是每个人都有实力来开发投资软件，要真正的发挥FPGA的功能，就要靠软件”，所以软件资源的充足也使赛灵思FPGA显示出了它与众不同的魅力。
正因为FPGA与ASIC相比，与DSP相比，无论在价钱、功能还是在速度、质量上都青出于蓝而甚于蓝。
鹿死谁手？
我们在欣赏到FPGA的闪光点之后，也要用公正的眼光来看待ASIC，看待DSP。
有人说过：“如今的ASIC是什么？抽丝剥茧仔细查看，你可以发现从一个平台(如开放式多媒体应用平台(OMAP))演变而来的非常有名的ASSP，来自供应商(TI)的产品采用先进的技术(如DSP)，瞄准重要的应用领域(如手机)。通过硅产品和系统供应商的高效合作，批量应用正在增加。因此，其它产品如何呢？ASIC原来的价值在于大批量定制优势，这仍然是市场的需求，不过，处于不断增加的成本和ROI压力之下。”从这些话中我们不难发现，ASIC在某些方面还是有市场的需要的。
郑馨南先生也说“并不意味着FPGA一定会替代ASIC”，由于ASIC、FPGA各具优势，在成熟、稳定的市场，ASIC低成本优势就能显示出来，比如在消费电子领域，如mp3，微波炉等产品中，ASIC具有绝对地位。而面对初期的、新兴的、变化的市场，FPGA的灵活性将发挥更大作用，因此在产品开发初期一般是会选择FPGA、当销售稳定后，达到批量生产，就会转向ASIC，但是随着FPGA技术的进步，不同的是，以前可能会5万台使用FPGA，超过5万台这个交接点，会转向ASIC，现在可能是50万台，达到这个高交接点时，才会被ASIC转接过去。
而郑馨南先生更是明确地指出了“DSP与FPGA在很长一段时间会相互合作”，攻破了FPGA会取代DSP的猜疑。“若FPGA产品与TI产品结合的解决方案，反而会达到客户的特定要求，会争取到。比如广播业方面，FPGA一定要与TI的D产品结合。还有就是视频监控方面，尤其就是高端的产品，或者设计的项目，TI和FPGA会慢慢走在一起的。”这也告诉了我们FPGA是在知己知彼的立场下在一个更加广阔的空间里逐步发展自己。
“逆水行舟，善假于物也”。FPGA清醒地认识到了“市场变化很大的话，对FPGA非常合适，”因此，我们也期待FPGA在新的机遇和充满挑战的空间里有更好的发展前景。
三网合一，亦或逐鹿中原，赛灵思希望在超低功耗进入可携带式和电池操作产品以及SOC在不同垂直的市场应用方面有重大的突破，而我们也希望赛灵思在新的CEO领导下充满信心，不断创新，成功应对Altera的40nm竞争，继续维持其65nm中取得的辉煌。