FPGA可重构技术可实现的基础是什么?FPGA芯片未来可能这样发展!!

FPGA将是下述内容的主要介绍对象，通过这篇文章，小编希望大家可以对它的相关情况以及信息有所认识和了解，详细内容如下。

一、 FPGA可重构技术可实现的基础是什么

FPGA(Field Programmable Gate Array)是在PAL (可编程阵列逻辑)、GAL(通用阵列逻辑)等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

FPGA可重构技术就是通过上位机控制在FPGA运行过程中加载不同的Bitstream文件，FPGA芯片根据文件内的不同逻辑将内部的资源全部或部分进行重新配置以达到多种功能任务动态切换的目标，从而提高了使用FPGA进行开发的灵活度。

FPGA芯片本身就具有可以反复擦写的特性，允许FPGA开发者编写不同的代码进行重复编程，而FPGA可重构技术正是在这个特性之上，采用分时复用的模式让不同任务功能的Bitstream文件使用FPGA芯片内部的各种逻辑资源，使得同一个逻辑电路在不同时间段上加载不同的功能模块。从时间轴上看，系统的每一项任务功能在FPGA芯片上依次执行，系统的整体功能全部得以实现。从局部看，FPGA只执行了一项小任务，而从整体看，FPGA完成了整个系统任务。使用一块FPGA芯片完成了需要多块FPGA芯片的任务，由此可见FPGA内部资源的利用率得到很大提升。

二、关于FPGA芯片未来发展的猜想

首先，在 FPGA 芯片层面，FPGA 提供灵活性，但是对于通用的模块(如处理器等)效率较低，因此在 FPGA 芯片上集成硬 IP 以同时满足效率和灵活性的需求将会继续是主流思路，而且未来集成的 IP 数量会越来越多。在同一块芯片上以 FPGA 为核心模块，同时搭载其他硬 IP 模块(例如 CPU，以太网，视频编解码和内存控制等)，并且使用 NOC 等片上互联方案把 FPGA 和其他 IP 连接起来。AMD/Xilinx 是这方面的先行者，其在 Versal 产品线路线图可以看到越来越多的硬 IP 将会集成在芯片上，而 Intel 的 FPGA 在这方面也会有相似的设计。通过集成这些硬 IP，FPGA 将能提供更强的功能。对于 Xilinx 来说，其最关键的 IP 就是 AI 相关的 DSP，而且我们也看到了一些新的 IP，例如 Direct RF 等，它可以通过超高速率的数模转换来直接支持射频应用，并且可望与 FPGA 结合来满足各种无线通信的需求，这样就可以实现真正的软件无线电，从而为 FPGA 打开新的应用场景。因此，通过集成越来越多的硬 IP 在 FPGA 芯片上，将会成为使 FPGA 功能进一步变强并且进入新应用场景的重要技术路径。

第二个层面是在系统层面将 FPGA 和其他芯片集成在一起的集成和互联，我们认为这样的集成将会是 FPGA 赋能新芯片系统和品类的关键，而结合之前所说的 FPGA 芯片上的更多硬 IP 集成，我们认为最终功能越来越强大的 FPGA 可以赋能越来越多的新芯片品类并打开市场。在这个层面，我们认为最关键的技术路径是通过高级封装的形式实现灵活且可定制化的异质集成，并且辅以创新的互联技术。在这方面，Intel 在早前就发布了使用高级封装技术(EMIB)来把 FPGA 和高速收发机(用于数据中心可扩展性互联)和 DRAM 等都集成在一个封装里。在今年晚些时候的 HOTCHIPS 会议上，Intel 也有一篇关于使用异质集成来实现创新射频应用的报告。使用异质集成的主要优势在于其灵活性，例如可以根据用户的需求来和不同种类和规格的芯片粒去做集成，来实现最大化性能，成本和可定制化之间的折衷。

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