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最近，瑞薩宣布入局FPGA芯片市場(chǎng)，結(jié)果引來(lái)了不小的震動(dòng)。那么，F(xiàn)PGA芯片到底是何方圣神，為何有這么大的能量？
什么是FPGA芯片？
FPGA的中文名稱(chēng)是現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列，全稱(chēng)為Field Programmable Gate Array。FPGA芯片是在GAL（可編程通用邏輯器件）、CPLD（復(fù)雜可編程邏輯器件）、PAL（可編程陣列邏輯）等可編程器件的基礎(chǔ)上演變而來(lái)的。在專(zhuān)用集成電路（ASIC，Application Specific Integrated Circuit的簡(jiǎn)稱(chēng)）領(lǐng)域內(nèi)，F(xiàn)PGA以半定制電路的身份出現(xiàn)。FPGA的出現(xiàn)，即可以克服定制電路功能僵化的問(wèn)題，又能夠解決原可編程器件門(mén)電路數(shù)局限的弊端。
FPGA芯片的最大特點(diǎn)是，出廠時(shí)是沒(méi)有設(shè)置任何功能的，但是可以使用專(zhuān)用EDA軟件，根據(jù)用戶的具體功能需求，隨時(shí)對(duì)FPGA芯片進(jìn)行編程。因此，F(xiàn)PGA芯片非常依賴(lài)EDA軟件，來(lái)完成具體功能的設(shè)計(jì)，對(duì)底層算法架構(gòu)反而依賴(lài)很少。
FPGA可以讓設(shè)備制造商在現(xiàn)場(chǎng)隨意改寫(xiě)電路結(jié)構(gòu)，改寫(xiě)的過(guò)程完全通過(guò)EDA軟件來(lái)進(jìn)行，不涉及硬件電路的更改，這樣就可以節(jié)省包括掩膜等的開(kāi)發(fā)費(fèi)用。設(shè)計(jì)完成電路結(jié)構(gòu)后，也不需要進(jìn)行電路的布線、布局等流程，直接就可以使用功能，大大縮減了芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。
因此，在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)和構(gòu)建原型時(shí)，F(xiàn)PGA是最有效率的方式。由于使用FPGA來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不涉及硬件電路的改動(dòng)，試錯(cuò)成本非常低，而且可以重復(fù)操作，利用率非常高。
與ASIC芯片相比，F(xiàn)PGA芯片的設(shè)計(jì)靈活性更高，在功能方面突破了專(zhuān)用芯片的限制。與傳統(tǒng)可編程器件相比，F(xiàn)PGA還能添加更多的電路數(shù)量，在功能多元化的實(shí)現(xiàn)方面，優(yōu)勢(shì)更加突出。
同時(shí)，在可編程屬性的加持下，F(xiàn)PGA能夠在功耗、算力和成本方面進(jìn)行均衡設(shè)計(jì)。與GPU和CPU相比，通過(guò)FPGA設(shè)計(jì)的芯片在算速和功耗方面都具有優(yōu)勢(shì)。
FPGA芯片的應(yīng)用范圍及市場(chǎng)規(guī)模
FPGA技術(shù)的可編程性，在一些行業(yè)具有高度適應(yīng)性，因此在洪流滾滾的芯片浪潮中露出了自己的頭角。在CPU、GPU、ASIC的混戰(zhàn)之中，建立了一座自己的城池。
芯片設(shè)計(jì)師使用硬件描述語(yǔ)言，將各種數(shù)理邏輯以軟件的形式下載到FPGA 里，就可以重新設(shè)計(jì)芯片的功能。這使得在一些技術(shù)發(fā)展更迭迅速和沒(méi)有成熟技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的行業(yè)，F(xiàn)PGA可以大幅降低芯片設(shè)計(jì)的試錯(cuò)成本和投資成本，兼具經(jīng)濟(jì)性和功能性。
在消費(fèi)電子、人工智能、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)控制和汽車(chē)電子等領(lǐng)域及其下游市場(chǎng)，都是FPGA芯片的應(yīng)用場(chǎng)景。隨著5G技術(shù)的深化，全球新一代通信設(shè)備的部署，自動(dòng)駕駛技術(shù)和人工智能的不斷商業(yè)化，F(xiàn)PGA芯片的需求還會(huì)繼續(xù)增長(zhǎng)。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，去年全世界FPGA芯片的總營(yíng)收超過(guò)了60億美金。在AI和5G技術(shù)不斷進(jìn)步的情況下，全球FPGA芯片的市場(chǎng)份額還會(huì)穩(wěn)步上升。據(jù)全球企業(yè)增長(zhǎng)咨詢(xún)公司---弗若斯特沙利文（Frost&Sullivan）預(yù)測(cè)，到2025年，全球FPGA芯片的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到125.8億美金，年化復(fù)合增長(zhǎng)率為16.4%。
雖然FPGA芯片具有非常重要的優(yōu)勢(shì)，但這些優(yōu)勢(shì)只在特定的芯片研發(fā)階段才能體現(xiàn)。FPGA不需要進(jìn)行大量流片，就能完成芯片的驗(yàn)證，因此在研發(fā)類(lèi)項(xiàng)目和試量產(chǎn)階段的性?xún)r(jià)比最高。在部分應(yīng)用場(chǎng)景下，能夠做到部分替代ASIC。但當(dāng)項(xiàng)目已經(jīng)成熟，或者進(jìn)入量產(chǎn)階段后，F(xiàn)PGA芯片的成本優(yōu)勢(shì)和性能優(yōu)勢(shì)就大幅下降了。
所以，F(xiàn)PGA芯片市場(chǎng)在未來(lái)幾年雖然會(huì)大幅增長(zhǎng)，但它也只是解決了部分芯片研發(fā)階段的成本和性能問(wèn)題，其市場(chǎng)份額終有極限。
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