eFPGA和FPGA SoC对比，谁才是可编程的未来？

QuickLogic是老牌FPGA厂商，现在也加入了eFPGA的战场，为我们带来了ArcticPro系列IP。其主要市场是超低功耗SoC市场，例如蓝牙、物联网等等，它的eFPGA将给这些超低功耗SoC带来可配置性，从而实现更好的功耗与成本。另外，QuickLogic的eFPGA支持以性价比高著称的SMIC，也是其一大亮点。



Menta与之前三家相比，其最大的亮点是可移植性最好，因为之前三家公司提供的eFPGA都是GDS硬IP，而Menta能够提供RTL软IP，因此可以轻松移植到不同的工艺上。



FPGA SoC：老树发新枝
如果说eFPGA是往SoC里面加入FPGA的话，那么FPGA SoC的概念就是在FPGA里面加上了处理器。FPGA经过这么多年的发展，已经不只是验证设计的平台，而变成了一种独立的设计实现方式。FPGA可快速重配置的特点使它在许多对灵活性有要求的平台如鱼得水。

为了能从外部方便地控制FPGA，往往需要在FPGA里面实现一个微处理器以运行操作系统以及相关程序，然后把程序中可加速的部分使用FPGA里面的可配置逻辑高效执行。虽然程序中的大部分运算都可以由FPGA加速，但是操作系统部分却可能成为整体实现的瓶颈：在传统FPGA中，微处理器往往会用软核（如MicroBlaze）在FPGA上实现，因此比起用来加速的逻辑部分，微处理器的运行速度会比较慢（时钟频率<100 MHz），从而拖慢了整体系统的效率。有鉴于此，Altera和Xilinx都推出了自己的方案，即在FPGA芯片内集成一个微处理器硬核（如ARM系列处理器）。该硬核不使用FPGA而是由定制逻辑实现，因此可以跑在很高的时钟频率（～1GHz甚至更高）。因此，在FPGA SoC中，处理器性能不再成为瓶颈，从而使整体系统实现更高性能。



目前Xilinx和Altera都已经推出了FPGA SoC相关产品，并且获得了用户的一致认可。然而，FPGA SoC的前景远远不止FPGA+高速处理器硬核。大家知道，FPGA开发生态发展较慢，一个重要原因就是硬件逻辑代码编写的学习曲线非常陡峭，导致开发者敬而远之。为了减少开发者的学习成本并加快开发速度，FPGA厂商纷纷推出高级综合工具（high-level synthesis），可以直接把C语言之类的高级语言翻译成RTL，从而大大简化FPGA硬件开发。而FPGA SoC配合高级综合工具双剑合璧能让整个开发流程更简单：首先开发者用C写传统ARM上能跑的程序代码，之后高级综合工具把代码中能够用FPGA加速的部分转化成RTL并用FPGA硬件实现，而代码的其他部分则跑在FPGA SoC中的ARM硬核上面。这样就让高性能FPGA开发变得非常容易，可望在未来让更多开发者能加入FPGA生态。

eFPGA与FPGA SoC，谁将引领下一代可编程硬件之潮流？
那么，eFPGA IP和FPGA SoC，谁将在未来更受欢迎呢？笔者认为，这两种生态都表明了SoC在摩尔定律遇到瓶颈的今天走向可配置的潮流，只是eFPGA从SoC的角度出发，而FPGA SoC则是从传统FPGA的角度出发。这有点类似之前的微处理器，以Intel代表的传统处理器芯片提供商的技术发展路径是以处理器为本，并在处理器芯片中集成更多多媒体处理单元，例如集成显卡，使得处理器更接近SoC；而以ARM为代表的IP提供商则是提供处理器IP，为ASIC中集成合适的处理器IP成为实用的SoC变得更方便。这两种生态将会同时存在，然后随着市场的发展或许会在某个中间点融合在一起。让我们拭目以待！

eFPGA和FPGA SoC对比，谁才是可编程的未来？