聊一聊FPGA技术的发展方向

FPGA技术之所以具有巨大的潜在市场，其根本原因在于FPGA不仅可以实现电子系统小型化、低功耗、高可靠性等优点，且其开发周期短、投入少，芯片价格不断下降。随着芯片设计工艺水平的不断提高，FPGA技术呈现出了以下三个主要的发展动向。

基于IP库的设计方案

未来的FPGA芯片密度不断提高，传统的基于HDL的代码设计方法很难满足超大规模FPGA的设计需要。随着专业的IP库设计公司不断增多，商业化的IP库种类会越来越全面，支持的FPGA器件也会越来越广泛。

作为FPGA的设计者，主要工作是找到适合项目需要的IP库资源，然后将这些IP整合起来，完成顶层模块设计。由于商业的IP库都是通过验证的，因此，整个项目的仿真和验证工作主要就是验证IP库的接口逻辑设计的正确性。

目前，由于国内的知识产权保护的相关法律法规还不尽完善，基于IP库的设计方法还没有得到广泛应用。但是随着FPGA密度不断提高和IP库的价格逐渐趋于合理化，这种设计方案将会成为主流的FPGA设计技术。

基于FPGA的嵌入式系统(SOPC)技术正在成熟

片上系统SoC(System on Chip)技术是指将一个完整产品的功能集成在一个芯片上或芯片组上。SoC从系统的整体角度出发，以IP(Intellectual property)核为基础，以硬件描述语言作为系统功能和结构的描述手段，借助于以计算机为平台的EDA工具进行开发。由于SoC设计能够综合、全盘考虑整个系统的情况，因而可以实现更高的系统性能。SoC的出现是电子系统设计领域内的一场革命，其影响将是深远和广泛的。

片上可编程系统SOPC(System on a Programmable Chip)是一种灵活、高效的SoC解决方案。它将处理器、存储器、I/O口和LVDS等系统需要的功能模块集成到一片FPGA中，构成一个可编程的片上系统。

由于它是可编程系统，具有灵活的设计方式，可裁减、可扩充、可升级，并具备软硬件可编程的功能。

SOPC保持了SoC以系统为中心、基于IP模块的多层次、高度复用的特点，而且具有设计周期短、风险投资小和设计成本低的优势，其通过设计软件的综合、分析、裁减，可灵活地重构所需要的嵌入式系统。

这种技术的核心是在FPGA芯片内部构建处理器。Xilinx公司主要提供基于Power PC的硬核解决方案，而Altera提供的是基于NIOSII的软核解决方案。Altera公司为NIOSII软核处理器提供了完整的软硬件解决方案，可以帮助客户短时间完成SOPC系统的构建和调试工作。

FPGA芯片向高性能、高密度、低压和低功耗的方向发展

随着芯片生产工艺不断改善，FPGA芯片的性能和密度都在不断提高。早期的FPGA主要是完成接口逻辑设计，如AD/DA和DSP的粘合逻辑。现在的FPGA正在成为电路的核心部件，完成关键功能。

在高性能计算和高吞吐量I/O应用方面，FPGA已经取代了专用的DSP芯片，成为最佳的实现方案。因此，高性能和高密度也成为衡量FPGA芯片厂家设计能力的重要指标。

随着FPGA性能和密度的提高，功耗也逐渐成为了FPGA应用的瓶颈。虽然FPGA比DSP等处理器的功耗低，但明显高于专用芯片(ASIC)的功耗。FPGA的厂家也在采用各种新工艺和技术来降低FPGA的功耗，并且已经取得了明显的效果。

FPGA发展方向

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