什么是FPGA,为什么答案会改变?

作者:
鲍勃·西勒先生
产品营销总监

发布于:2020年4月9日

什么是FPGA?随着新FPGA架构的出现,过去两年的答案比以往任何时候都发生了更大的变化。传统上,FPGA或现场可编程门阵列是一种可重新配置的半导体器件,包括可编程逻辑门和互连或布线,连接到多用途I/O引脚。FPGA可以重新编程以执行任何功能,其功能可以随着时间的推移而改变。(欲了解FPGA行业和技术的精彩总结和历史,请访问维基百科然而,FPGA的架构正在发生变化,即使是世界上最大的FPGA供应商也不再将其产品称为FPGA。为什么会发生这种情况,这对FPGA行业的未来意味着什么?

在20世纪80年代,最初的FPGA架构由门和可编程互连组成。然后十年后,这些架构开始将更多类似ASIC的功能与嵌入式存储块结合起来。在21世纪初,出现了更复杂的嵌入式功能,如高速收发器和DSP块。甚至有一些FPGA包含嵌入式处理器,但这些架构超前于他们的时代,并没有被广泛采用。  

正是在过去的十年里,事情变得有趣起来。FPGA的尺寸越来越大,可以用于粘合逻辑和处理器卸载引擎之外的其他功能。FPGA被用作系统的核心,作为数据加速器。因此,更多的功能被嵌入到FPGA结构中,如ARM处理器、大型存储器阵列、外部存储器控制器、PCIe接口、模拟RF数据转换器、H.265压缩引擎,甚至用于AI应用的矢量处理单元。编程复杂性和功能性显著增加,这些设备的传统FPGA部分是事后才想到的。我们看到FPGA的关键差异化组件,逻辑门和可编程互连结构不再是创新的重点,相反,主要的FPGA公司正在开发全SoC设备。这些设备甚至不再被称为FPGA。这怎么可能?为什么创造了数十亿美元产业的核心FPGA技术不再是创新领域?

1980年代 1990年代 2000年代 2010年代
  • FPGA简介
  • 可重新编程逻辑和互连
  • 用于粘合逻辑的FPGA
  • 嵌入式内存块
  • FPGA广泛扩展到各种大批量应用
  • 高速收发器
  • DSP模块
  • 嵌入式处理器
  • 增强了6-8个输入LUT
  • FPGA作为数据加速器
  • 集成ARM处理器
  • 硬盘控制器
  • 硬PCIe接口
  • 集成射频数据转换器
  • 集成H.265压缩引擎
  • 集成机器学习处理器和AI引擎

Achronix认为这是一个机会。为什么我们不能继续创新传统的FPGA结构和互连,再次成为新的东西?显然,其他FPGA供应商的重点不再是可编程结构和互连,而是更高级的编程语言、SoC设备和新的异构定制架构。

Achronix的新型真人百家乐器件是唯一继续创新传统FPGA结构和可编程互连的FPGA。7nm 真人百家乐器件包括一个创新的2D片上网络或NoC。NoC允许在FPGA结构中创建的硬件加速器使用2 GHz双向数据路径连接,使用简单的AXI命令将数据传输到设备上的任何位置。Speedster7t NoC允许设计人员专注于开发硬件定义的加速器,而不需要在设备中路由数据路径以满足时序和性能目标。

虽然您仍然会发现有用的嵌入式功能,如存储块、称为机器学习处理器或MLP的高级乘法和累加DSP单元、嵌入式400G以太网、112G SerDes和PCIe Gen5接口,但Achronix的重点仍然是提供与其他7nm FPGA不同的最佳FPGA结构和互连。这项创新使我们的客户能够获得更大的架构独立性和编程模型,而不涉及复杂的算法划分和学习全新的专业开发工具来对这些新设备进行编程。我们的许多客户都认为,再次拥有一种创新的FPGA替代品是件好事。

要了解更多关于我们最新FPGA的信息,请联系Achronix并参观Achronix.com上的Speedster7T页面。