FPGA的SoC和專用化趨勢(shì)

過(guò)去一年中，FPGA巨頭賽靈思(Xilinx)在中國(guó)大舉構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)，其速度和力度讓人吃驚。2006年末，賽靈思公司董事會(huì)主席、總裁兼CEOWimRoelandts來(lái)華宣布了“促進(jìn)中國(guó)電子設(shè)計(jì)創(chuàng)新”的在華發(fā)展戰(zhàn)略，主要內(nèi)容包括加強(qiáng)客戶支持力度、建立良好生態(tài)網(wǎng)絡(luò)、投資新興半導(dǎo)體公司以及培養(yǎng)未來(lái)工程設(shè)計(jì)人才，拉開(kāi)了賽靈思在中國(guó)大舉擴(kuò)張的序幕。

隨后，賽靈思宣布設(shè)立了金額達(dá)7500萬(wàn)美元的亞太區(qū)技術(shù)基金，投資那些基于可編程邏輯、為重點(diǎn)行業(yè)開(kāi)發(fā)創(chuàng)新應(yīng)用的公司。2007年，賽靈思又分別在上海張江和江蘇無(wú)錫分別成立了賽靈思可編程IC人才實(shí)訓(xùn)基地和FPGA創(chuàng)新中心。不久前，首屆“Xilinx杯中國(guó)高校開(kāi)放源碼硬件創(chuàng)新大賽”在國(guó)內(nèi)高校拉開(kāi)了帷幕。此外，賽靈思還在華設(shè)立專家團(tuán)隊(duì)和應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)室，加大亞太及中國(guó)市場(chǎng)低成本、大批量應(yīng)用開(kāi)發(fā)力度。

好象其它半導(dǎo)體公司一樣對(duì)中國(guó)市場(chǎng)的更加重視外，最近來(lái)華的賽靈思公司CTO揭開(kāi)了其在中國(guó)大舉構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)另一個(gè)技術(shù)謎底：在技術(shù)和工藝進(jìn)步的推動(dòng)下，F(xiàn)PGA的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，F(xiàn)PGA器件向soc和專用化發(fā)展，軟件可編程和硬件可編程出現(xiàn)融合。為此，F(xiàn)PGA供應(yīng)商正向平臺(tái)提供商轉(zhuǎn)型。而對(duì)于平臺(tái)提供商來(lái)說(shuō)，一個(gè)強(qiáng)大生態(tài)系統(tǒng)的意義是，一是可以不斷發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新應(yīng)用，二是能夠?yàn)檫@些新應(yīng)用提供系統(tǒng)級(jí)的解決方案。

oBolsens：FPGA正前所未有地進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是消費(fèi)電子領(lǐng)域

正前所未有地進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是消費(fèi)電子領(lǐng)域，我最重要的工作就是引入對(duì)賽靈思未來(lái)遠(yuǎn)發(fā)展有潛力的技術(shù)?！辟愳`思公司全球副總裁兼首席技術(shù)官I(mǎi)voBolsens對(duì)《國(guó)際電子商情》記者表示。

他進(jìn)一步解釋說(shuō)，我們的挑戰(zhàn)就是各種各樣FPGA創(chuàng)新應(yīng)用實(shí)在是太多了，很多我們自己都不知道，因此我們需要構(gòu)建一個(gè)更強(qiáng)大的生態(tài)系統(tǒng)，而大學(xué)和初創(chuàng)公司在開(kāi)發(fā)新技術(shù)和新應(yīng)用上扮演非常重要的角色。 和其它CTO類似，Bolsens是賽靈思技術(shù)發(fā)展及人才培養(yǎng)的掌舵手，并領(lǐng)導(dǎo)賽靈思研究實(shí)驗(yàn)室的工作，主要研究領(lǐng)域在可編程邏輯的前沿技術(shù)。特別值得關(guān)注的是，他還負(fù)責(zé)賽靈思的大學(xué)計(jì)劃以及面向初創(chuàng)公司的技術(shù)投資基金管理，以把握推動(dòng)FPGA發(fā)展的新技術(shù)和新應(yīng)用，表明了賽靈思對(duì)構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)的重視。

FPGA向前發(fā)展是因?yàn)榧夹g(shù)和工藝進(jìn)步持續(xù)提升FPGA的價(jià)值。Bolsens介紹說(shuō)，自1990年來(lái)，F(xiàn)PGA的成本降低了500倍、功耗降低了50倍、邏輯容量提高了200倍、速度快了40倍，預(yù)計(jì)到2010年，F(xiàn)PGA在價(jià)格上還會(huì)繼續(xù)降低5倍，容量會(huì)增大5倍，單位功耗會(huì)有多5倍的功能，另外速度還會(huì)提升5倍。

可編程邏輯外，F(xiàn)PGA還集成了很多IP硬核，例如最新的PCIe&以太網(wǎng)模塊、高速串行收發(fā)器、DSP模塊以及嵌入式處理器等，向SoC發(fā)展。Bolsens舉例說(shuō)，如果以FPGA實(shí)現(xiàn)一個(gè)32位的處理器，那么相當(dāng)于0.4美元提供240MIPS的性能，或者說(shuō)2美元提供10萬(wàn)門(mén)。

事實(shí)上，這也與傳統(tǒng)DSP和CPU等處理器的發(fā)展方向類似，它們也在片上集成了各種硬件加速器，為特定應(yīng)用提供更高的性能。Bolsens對(duì)《國(guó)際電子商情》記者表示：“確實(shí)是如此，F(xiàn)PGA通過(guò)把更多硬核集成進(jìn)去，能夠適合更多特定的市場(chǎng)，這是一個(gè)趨勢(shì)。不過(guò)，和同類方案相比，F(xiàn)PGA是可編程的，繼承了很多可編程特性。”

這種片上集成外，Bolsens還提到未來(lái)另一種革命性的趨勢(shì)，利用系統(tǒng)級(jí)封裝技術(shù)(SiP)實(shí)現(xiàn)“虛擬SoC”。虛擬SoC可能會(huì)在同一個(gè)封裝中集成傳感器陣列、處理器、存儲(chǔ)器、通用接口、混合信號(hào)和高壓I/0等器件，以替代帶有固化IP的大芯片。由于是多個(gè)裸片，每種器件都可以使用最適合自己的工藝，在降低成本、功耗和體積的同時(shí)，保持了高性能。Bolsens表示，賽靈思正在和幾家廠商一起開(kāi)發(fā)虛擬SoC，但不愿意透露進(jìn)一步詳情。

因?yàn)镕PGA的功能越來(lái)越強(qiáng)，Bolsens指出，很多客戶可以直接拿我們的FPGA做非常復(fù)雜的SoC，不用擔(dān)心IC設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題，而把主要精力放在架構(gòu)設(shè)計(jì)、IP、系統(tǒng)軟件和系統(tǒng)驗(yàn)證等核心競(jìng)爭(zhēng)力方面。Bolsens進(jìn)一步解釋說(shuō)，這事實(shí)上是一種商業(yè)模式的轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)上系統(tǒng)廠商采用FPGA，需要自己完成設(shè)計(jì)定義和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，而隨著FPGA廠商可以提供平臺(tái)化的方案，系統(tǒng)廠商只需要專注設(shè)計(jì)定義，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)由FPGA廠商完成。

產(chǎn)業(yè)這種發(fā)展趨勢(shì)，體現(xiàn)在賽靈思的發(fā)展戰(zhàn)略上主要有三個(gè)方面：一是在技術(shù)層面，將越來(lái)越多的硬核集成在FPGA中，以面向更多應(yīng)用；二是在市場(chǎng)層面，通過(guò)降低成本和功耗，使FPGA從現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)/計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施、工業(yè)、醫(yī)療和軍事擴(kuò)展到消費(fèi)電子、汽車(chē)和電池供電設(shè)備；三是在產(chǎn)品上，由標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品向通用IP(DSP、嵌入式處理和連接)、交鑰匙解決方案(如視頻、無(wú)線和流量管理)，以及針對(duì)一些市場(chǎng)定制平臺(tái)(如汽車(chē)電子)，一步步演進(jìn)。Bolsens表示：“我們希望從通用的商品型器件，一直到非常專用的垂直市場(chǎng)，都分別有解決方案！”

目前通訊應(yīng)用仍占據(jù)賽靈思公司收入近一半，但Bolsens強(qiáng)調(diào)消費(fèi)電子等未通訊業(yè)務(wù)的成長(zhǎng)性。他介紹說(shuō)，由于通信產(chǎn)業(yè)的整合，過(guò)去5中，賽靈思的通訊業(yè)務(wù)年復(fù)合增長(zhǎng)率約為4%，而非通訊業(yè)務(wù)約為30%！他還表示，除了CPLD外，F(xiàn)PGA也將漸漸地用于電池供電的設(shè)備中，首先是那些比較復(fù)雜的設(shè)備，如高端攝像機(jī)。

FPGA向?qū)Ｓ没蛷?fù)雜soc發(fā)展，作為平臺(tái)提供商的FPGA供應(yīng)商就不僅需要提供硬件，還需要更加關(guān)注軟件和應(yīng)用，而這都需要借助生態(tài)系統(tǒng)：不僅包括賽靈思自己的客戶支持團(tuán)隊(duì)，還有第三方開(kāi)發(fā)商網(wǎng)絡(luò)，大學(xué)計(jì)劃以及初創(chuàng)公司等。

傳統(tǒng)的軟件可編程和硬件可編程正走向融合。Bolsens也認(rèn)同這種趨勢(shì)。Bolsens對(duì)《國(guó)際電子商情》記者指出：“是的，未來(lái)軟、硬件可編程性最終會(huì)合到一起，這也是我們賽靈思后面發(fā)展的焦點(diǎn)之一。我們提供基于C的FPGA設(shè)計(jì)五金|工具，以及投資非常多的第三方合作伙伴，也就是讓客戶最后用FPGA的時(shí)候，感覺(jué)就好像在使用軟件一樣?！?br />
他還指出，三網(wǎng)融合/三重播放(TriplePlay)是未來(lái)FPGA最好的機(jī)會(huì)，包括用于基礎(chǔ)設(shè)施的高性能Virtex系列，以及用于客戶端的低成本Spartan系列。他解釋說(shuō)，數(shù)字信號(hào)處理(處理數(shù)據(jù))、包處理(傳輸數(shù)據(jù))和海量計(jì)量(分析數(shù)據(jù))是讓TriplePlay實(shí)現(xiàn)的三大關(guān)鍵技術(shù)，而這剛好是提供強(qiáng)大DSP功能、互聯(lián)功能以及運(yùn)算功能的FPGA優(yōu)勢(shì)所在。他笑道：“未來(lái)可能每一個(gè)電子產(chǎn)品中都有一個(gè)FPGA，你可能沒(méi)有意識(shí)到自己正在使用FPGA?！?/p>