什么是FPGA工程師的核心競爭力

這個問題是老石在知乎上看到的，大家的回答都是“調(diào)板子”、“debug”、“硬件實現(xiàn)”等等。作為FPGA工程師，老石看了實在要報以一個禮貌的微笑。

換個角度看，難道其他硬件工程師就不具備調(diào)板子、debug、硬件實現(xiàn)的能力了？或者，為什么說這些是專屬于FPGA工程師的核心競爭力？

老石認(rèn)為，這個問題其實可以引申為以下兩點：

1. 什么是只有FPGA工程師能做的

2. 作為FPGA工程師，我們應(yīng)該如何培養(yǎng)這些能力

接下來就是老石的解答。

什么是只有FPGA工程師能做到的

對于上面提到的一些回答，的確是FPGA工程師不可或缺的能力，但老石總覺得沒有說清楚這個問題的本質(zhì)。

首先給出老石的回答：FPGA工程師最核心的就是全棧能力。

這里的全棧，指的是系統(tǒng)級的軟硬件全棧能力。它既包括了在系統(tǒng)層面的架構(gòu)設(shè)計、芯片開發(fā)的前后端流程，也包括了軟件設(shè)計的全棧流程，甚至還有后期的項目維護、技術(shù)支持、與客戶的溝通等等軟技能。它可以看成是綜合多種技能的技能樹。

老石隨手寫了一下FPGA工程師的全棧技能樹，見下圖，盡管很不完整，但仍可供大家參考。之前很多人提到的，諸如調(diào)試與分析的能力，其實是這個全棧技能樹里的一片樹葉，或一個分支。

只有FPGA工程師能做到一人成團，在短時間內(nèi)將想法落實到高質(zhì)量的軟硬件系統(tǒng)實現(xiàn)。這是其他系統(tǒng)架構(gòu)師、ASIC工程師、單片機工程師、軟件工程師等等都無法單獨完成的。與這些工程師相比，F(xiàn)PGA工程師有著很強的單兵作戰(zhàn)能力。當(dāng)然，技能樹過于龐大也是為什么很多人認(rèn)為FPGA難學(xué)的本質(zhì)原因。

有人會問，為什么其他類型的工程師沒有這種全棧能力，或者換句話說，為什么只有FPGA工程師才能做到全棧？這和FPGA本身的特點有關(guān)。

在下圖中，老石對比了FPGA與ASIC、CPU（或單片機）的特點與主要開發(fā)方式和風(fēng)格。

對于傳統(tǒng)的IC工程師而言，他們的具體職責(zé)可以大致分成前端和后端兩部分。前端主要負(fù)責(zé)邏輯實現(xiàn)，后端負(fù)責(zé)芯片物理實現(xiàn)。兩路人馬通常有各自的技能樹，需要互相配合才能完成產(chǎn)品級的芯片，這個過程往往很久，而且伴隨著巨大的前期投入和風(fēng)險。

對于單片機或CPU工程師而言，更多的是基于給定的單片機架構(gòu)和API，使用諸如C或C++的高層語言編寫應(yīng)用程序。如果要寫出高質(zhì)量的應(yīng)用，固然需要了解目標(biāo)芯片的硬件結(jié)構(gòu)，但并不需要對硬件的邏輯實現(xiàn)有過多了解。雖然基于CPU或MCU可以靈活實現(xiàn)各種應(yīng)用，但由于架構(gòu)限制，在很多諸如人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域里并不能達到很好的性能。

FPGA很大程度上結(jié)合了兩者的優(yōu)點。在硬件方面，F(xiàn)PGA底層架構(gòu)固定，因此不需要做太多芯片后端的工作，但仍需要FPGA工程師掌握時序優(yōu)化、面積優(yōu)化、功耗優(yōu)化等后端技能。因此一個優(yōu)秀的FPGA工程師憑借自身的前后端與軟硬件技能，就可以完成一個完整的而且質(zhì)量比較高的FPGA項目。

軟件方面，F(xiàn)PGA可以靈活定義API與軟件架構(gòu)，并可以通過內(nèi)置的處理器內(nèi)核完成軟硬件協(xié)同開發(fā)，這樣也能兼顧應(yīng)用的靈活性。因此，一個優(yōu)秀的FPGA工程師通常也具有優(yōu)秀的軟件編程能力。

在系統(tǒng)層面，F(xiàn)PGA工程師可以自定義軟硬件整體架構(gòu)，不會像CPU或單片機一樣存在明顯的架構(gòu)瓶頸，也不會像ASIC一樣需要考慮過多底層電路單元以及工藝的具體實現(xiàn)。

綜上，只有FPGA工程師能擁有軟硬件系統(tǒng)的全棧能力，這也是FPGA工程師的核心競爭力。并且，這種能力可以在工程實踐中不斷自我豐富和提升。這使得優(yōu)秀的FPGA工程師不需要太過依賴其他人，能夠自己或少量人很快完成完整的系統(tǒng)級方案。

現(xiàn)在很多AI初創(chuàng)公司選擇使用FPGA作為硬件平臺的主要原因之一，就是看中FPGA工程師的全棧能力，使得公司能在較少投入的情況下，取得性能、靈活性、可擴展性等多個方面的良好平衡。

全棧能力是FPGA工程師需要的完整技能樹。至于很多答友提到的調(diào)試和debug能力，更多的是在回答這個技能樹的技能點分配問題。這就是老石要講的第二個方面：

作為FPGA工程師，我們應(yīng)該如何培養(yǎng)這些能力

相信很多人會問，老石你說的這種全棧能力，究竟是不是在畫大餅吹牛逼？在實際生活中，到底是不是真的有人能全部精通技能樹中的所有分支？老石的答案是，雖然很少，但確實有這樣的大牛，而且老石有幸和他在一個團隊里工作。

一般來說，如果一個FPGA工程師能在這個FPGA技能棧里精通某一項，就可以成為這個領(lǐng)域的大牛和權(quán)威。比如，像很多人提到的，如果你特別會調(diào)板子，硬件調(diào)試能力很強，那你就可以很好的負(fù)責(zé)項目中的硬件測試環(huán)節(jié)。再比如，你RTL寫的很好，或者驗證很強，或者對系統(tǒng)架構(gòu)有很深的理解，你都能在項目里成為不可或缺的人。

但是，在老石所在團隊里就有一位帶頭大哥，可以從系統(tǒng)架構(gòu)、模塊設(shè)計、驗證、系統(tǒng)整合、FPGA后端優(yōu)化、硬件測試、軟件開發(fā)和調(diào)試等等全部環(huán)節(jié)一個人搞定，可以說是點滿了技能樹上所有的技能點。

這樣的人就像阿里的多隆，一個人可以頂一支團隊，公司缺他不可。因此如果一個FPGA工程師能夠獲取軟硬件的全棧能力，將是團隊乃至全公司的最主要競爭能力。

作為一個新人，應(yīng)該如何培養(yǎng)自己的FPGA全棧能力呢？其實，帶頭大哥的技術(shù)功底也并非通過一天練成的，最重要的是時間的積累，不斷的鉆研以及真正的興趣。這些道理在任何行業(yè)都是一樣的。一開始可以先重點突破技能樹的某個分支，但最終的目標(biāo)還是要讓整個技能樹枝繁葉茂。

此外，工程師需要的軟技能也是不可或缺的，例如獨立思考的能力、溝通、寫作以及良好的英語等等。