FPGA將是下述內(nèi)容的主要介紹對(duì)象，通過(guò)這篇文章，小編希望大家可以對(duì)它的相關(guān)情況以及信息有所認(rèn)識(shí)和了解，詳細(xì)內(nèi)容如下。

一、 FPGA可重構(gòu)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)是什么

FPGA(Field Programmable Gate Array)是在PAL (可編程陣列邏輯)、GAL(通用陣列邏輯)等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專(zhuān)用集成電路(ASIC)領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門(mén)電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。

FPGA可重構(gòu)技術(shù)就是通過(guò)上位機(jī)控制在FPGA運(yùn)行過(guò)程中加載不同的Bitstream文件，F(xiàn)PGA芯片根據(jù)文件內(nèi)的不同邏輯將內(nèi)部的資源全部或部分進(jìn)行重新配置以達(dá)到多種功能任務(wù)動(dòng)態(tài)切換的目標(biāo)，從而提高了使用FPGA進(jìn)行開(kāi)發(fā)的靈活度。

FPGA芯片本身就具有可以反復(fù)擦寫(xiě)的特性，允許FPGA開(kāi)發(fā)者編寫(xiě)不同的代碼進(jìn)行重復(fù)編程，而FPGA可重構(gòu)技術(shù)正是在這個(gè)特性之上，采用分時(shí)復(fù)用的模式讓不同任務(wù)功能的Bitstream文件使用FPGA芯片內(nèi)部的各種邏輯資源，使得同一個(gè)邏輯電路在不同時(shí)間段上加載不同的功能模塊。從時(shí)間軸上看，系統(tǒng)的每一項(xiàng)任務(wù)功能在FPGA芯片上依次執(zhí)行，系統(tǒng)的整體功能全部得以實(shí)現(xiàn)。從局部看，F(xiàn)PGA只執(zhí)行了一項(xiàng)小任務(wù)，而從整體看，F(xiàn)PGA完成了整個(gè)系統(tǒng)任務(wù)。使用一塊FPGA芯片完成了需要多塊FPGA芯片的任務(wù)，由此可見(jiàn)FPGA內(nèi)部資源的利用率得到很大提升。

二、關(guān)于FPGA芯片未來(lái)發(fā)展的猜想

首先，在 FPGA 芯片層面，F(xiàn)PGA 提供靈活性，但是對(duì)于通用的模塊(如處理器等)效率較低，因此在 FPGA 芯片上集成硬 IP 以同時(shí)滿(mǎn)足效率和靈活性的需求將會(huì)繼續(xù)是主流思路，而且未來(lái)集成的 IP 數(shù)量會(huì)越來(lái)越多。在同一塊芯片上以 FPGA 為核心模塊，同時(shí)搭載其他硬 IP 模塊(例如 CPU，以太網(wǎng)，視頻編解碼和內(nèi)存控制等)，并且使用 NOC 等片上互聯(lián)方案把 FPGA 和其他 IP 連接起來(lái)。AMD/Xilinx 是這方面的先行者，其在 Versal 產(chǎn)品線(xiàn)路線(xiàn)圖可以看到越來(lái)越多的硬 IP 將會(huì)集成在芯片上，而 Intel 的 FPGA 在這方面也會(huì)有相似的設(shè)計(jì)。通過(guò)集成這些硬 IP，F(xiàn)PGA 將能提供更強(qiáng)的功能。對(duì)于 Xilinx 來(lái)說(shuō)，其最關(guān)鍵的 IP 就是 AI 相關(guān)的 DSP，而且我們也看到了一些新的 IP，例如 Direct RF 等，它可以通過(guò)超高速率的數(shù)模轉(zhuǎn)換來(lái)直接支持射頻應(yīng)用，并且可望與 FPGA 結(jié)合來(lái)滿(mǎn)足各種無(wú)線(xiàn)通信的需求，這樣就可以實(shí)現(xiàn)真正的軟件無(wú)線(xiàn)電，從而為 FPGA 打開(kāi)新的應(yīng)用場(chǎng)景。因此，通過(guò)集成越來(lái)越多的硬 IP 在 FPGA 芯片上，將會(huì)成為使 FPGA 功能進(jìn)一步變強(qiáng)并且進(jìn)入新應(yīng)用場(chǎng)景的重要技術(shù)路徑。

第二個(gè)層面是在系統(tǒng)層面將 FPGA 和其他芯片集成在一起的集成和互聯(lián)，我們認(rèn)為這樣的集成將會(huì)是 FPGA 賦能新芯片系統(tǒng)和品類(lèi)的關(guān)鍵，而結(jié)合之前所說(shuō)的 FPGA 芯片上的更多硬 IP 集成，我們認(rèn)為最終功能越來(lái)越強(qiáng)大的 FPGA 可以賦能越來(lái)越多的新芯片品類(lèi)并打開(kāi)市場(chǎng)。在這個(gè)層面，我們認(rèn)為最關(guān)鍵的技術(shù)路徑是通過(guò)高級(jí)封裝的形式實(shí)現(xiàn)靈活且可定制化的異質(zhì)集成，并且輔以創(chuàng)新的互聯(lián)技術(shù)。在這方面，Intel 在早前就發(fā)布了使用高級(jí)封裝技術(shù)(EMIB)來(lái)把 FPGA 和高速收發(fā)機(jī)(用于數(shù)據(jù)中心可擴(kuò)展性互聯(lián))和 DRAM 等都集成在一個(gè)封裝里。在今年晚些時(shí)候的 HOTCHIPS 會(huì)議上，Intel 也有一篇關(guān)于使用異質(zhì)集成來(lái)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新射頻應(yīng)用的報(bào)告。使用異質(zhì)集成的主要優(yōu)勢(shì)在于其靈活性，例如可以根據(jù)用戶(hù)的需求來(lái)和不同種類(lèi)和規(guī)格的芯片粒去做集成，來(lái)實(shí)現(xiàn)最大化性能，成本和可定制化之間的折衷。

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