FPGA應用向SoC和專用化發(fā)展

FPGA應用向SoC和專用化發(fā)展過去一年中，FPGA巨頭賽靈思（Xilinx）在中國大舉構建生態(tài)系統(tǒng)，其速度和力度讓人吃驚。2006年末，賽靈思公司董事會主席、總裁兼CEOWimRoelandts來華宣布了“促進中國電子設計創(chuàng)新”的在華發(fā)展戰(zhàn)略，主要內容包括加強客戶支持力度、建立良好生態(tài)網絡、投資新興半導體公司以及培養(yǎng)未來工程設計人才，拉開了賽靈思在中國大舉擴張的序幕。隨后，賽靈思宣布設立了金額達7500萬美元的亞太區(qū)技術基金，投資那些基于可編程邏輯、為重點行業(yè)開發(fā)創(chuàng)新應用的公司。2007年，賽靈思又分別在上海張江和江蘇無錫分別成立了賽靈思可編程IC人才實訓基地和FPGA創(chuàng)新中心。不久前，首屆“Xilinx杯中國高校開放源碼硬件創(chuàng)新大賽”在國內高校拉開了帷幕。此外，賽靈思還在華設立專家團隊和應用開發(fā)實驗室，加大亞太及中國市場低成本、大批量應用開發(fā)力度。除了好象其它半導體公司一樣對中國市場的更加重視外，最近來華的賽靈思公司CTO揭開了其在中國大舉構建生態(tài)系統(tǒng)另一個技術謎底：在技術和工藝進步的推動下，FPGA的應用范圍越來越廣，FPGA器件向SoC和專用化發(fā)展，軟件可編程和硬件可編程出現融合。為此，FPGA供應商正向平臺提供商轉型。而對于平臺提供商來說，一個強大生態(tài)系統(tǒng)的意義是，一是可以不斷發(fā)現創(chuàng)新應用，二是能夠為這些新應用提供系統(tǒng)級的解決方案。IvoBolsens：FPGA正前所未有地進入更廣泛的應用領域，特別是消費電子領域“FPGA正前所未有地進入更廣泛的應用領域，特別是消費電子領域，我最重要的工作就是引入對賽靈思未來遠發(fā)展有潛力的技術?！辟愳`思公司全球副總裁兼首席技術官IvoBolsens對《國際電子商情》記者表示。他進一步解釋說，我們的挑戰(zhàn)就是各種各樣FPGA創(chuàng)新應用實在是太多了，很多我們自己都不知道，因此我們需要構建一個更強大的生態(tài)系統(tǒng)，而大學和初創(chuàng)公司在開發(fā)新技術和新應用上扮演非常重要的角色。和其它CTO類似，Bolsens是賽靈思技術發(fā)展及人才培養(yǎng)的掌舵手，并領導賽靈思研究實驗室的工作，主要研究領域在可編程邏輯的前沿技術。特別值得關注的是，他還負責賽靈思的大學計劃以及面向初創(chuàng)公司的技術投資基金管理，以把握推動FPGA發(fā)展的新技術和新應用，表明了賽靈思對構建生態(tài)系統(tǒng)的重視。FPGA向SoC和專用化發(fā)展推動FPGA向前發(fā)展是因為技術和工藝進步持續(xù)提升FPGA的價值。Bolsens介紹說，自1990年來，FPGA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，預計到2010年，FPGA在價格上還會繼續(xù)降低5倍，容量會增大5倍，單位功耗會有多5倍的功能，另外速度還會提升5倍。除了可編程邏輯外，FPGA還集成了很多IP硬核，例如最新的PCIe&以太網模塊、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，如果以FPGA實現一個32位的處理器，那么相當于0.4美元提供240MIPS的性能，或者說2美元提供10萬門。事實上，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，為特定應用提供更高的性能。Bolsens對《國際電子商情》記者表示：“確實是如此，FPGA通過把更多硬核集成進去，能夠適合更多特定的市場，這是一個趨勢。不過，和同類方案相比，FPGA是可編程的，繼承了很多可編程特性?！背诉@種片上集成外，Bolsens還提到未來另一種革命性的趨勢，利用系統(tǒng)級封裝技術（SiP）實現“虛擬SoC”。虛擬SoC可能會在同一個封裝中集成傳感器陣列、處理器、存儲器、通用接口、混合信號和高壓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，保持了高性能。Bolsens表示，賽靈思正在和幾家廠商一起開發(fā)虛擬SoC，但不愿意透露進一步詳情。FPGA廠商向平臺提供商轉型正是因為FPGA的功能越來越強，Bolsens指出，很多客戶可以直接拿我們的FPGA做非常復雜的SoC，不用擔心IC設計方面的問題，而把主要精力放在架構設計、IP、系統(tǒng)軟件和系統(tǒng)驗證等核心競爭力方面。Bolsens進一步解釋說，這事實上是一種商業(yè)模式的轉變，傳統(tǒng)上系統(tǒng)廠商采用FPGA，需要自己完成設計定義和設計實現，而隨著FPGA廠商可以提供平臺化的方案，系統(tǒng)廠商只需要專注設計定義，設計實現由FPGA廠商完成。FPGA產業(yè)這種發(fā)展趨勢，體現在賽靈思的發(fā)展戰(zhàn)略上主要有三個方面：一是在技術層面，將越來越多的硬核集成在FPGA中，以面向更多應用；二是在市場層面，通過降低成本和功耗，使FPGA從現有的網絡/計算基礎設施、工業(yè)、醫(yī)療和軍事擴展到消費電子、汽車和電池供電設備；三是在產品上，由標準產品向通用IP（DSP、嵌入式處理和連接）、交鑰匙解決方案（如視頻、無線和流量管理），以及針對一些市場定制平臺（如汽車電子），一步步演進。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，都分別有解決方案！”賽靈思迎接FPGA向專用化和SoC發(fā)展盡管目前通訊應用仍占據賽靈思公司收入近一半，但Bolsens強調消費電子等未通訊業(yè)務的成長性。他介紹說，由于通信產業(yè)的整合，過去5中，賽靈思的通訊業(yè)務年復合增長率約為4%，而非通訊業(yè)務約為30%！他還表示，除了CPLD外，FPGA也將漸漸地用于電池供電的設備中，首先是那些比較復雜的設備，如高端攝像機。由于FPGA向專用化和復雜SoC發(fā)展，作為平臺提供商的FPGA供應商就不僅需要提供硬件，還需要更加關注軟件和應用，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隊，還有第三方開發(fā)商網絡，大學計劃以及初創(chuàng)公司等。FPGA走向SoC和專用化，也表明了傳統(tǒng)的軟件可編程和硬件可編程正走向融合。Bolsens也認同這種趨勢。Bolsens對《國際電子商情》記者指出：“是的，未來軟、硬件可編程性最終會合到一起，這也是我們賽靈思后面發(fā)展的焦點之一。我們提供基于C的FPGA設計五金|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的時候，感覺就好像在使用軟件一樣?！彼€指出，三網融合/三重播放（TriplePlay）是未來FPGA最好的機會，包括用于基礎設施的高性能Virtex系列，以及用于客戶端的低成本Spartan系列。他解釋說