FPGA工作原理

FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（Logic Cell Array）这样一个概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（Configurable Logic Block）、输出输入模块IOB（Input Output Block）和内部连线（Interconnect）三个部分。

　　与传统逻辑电路和门阵列（如PAL，GAL及CPLD器件）相比，FPGA具有不同的结构，FPGA利用小型查找表（16×1RAM）来实现组合逻辑，每个查找表连接到一个D触发器的输入端，触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O，由此构成了既可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块，这些模块间利用金属连线互相连接或连接到I/O模块。

　　FPGA的逻辑是通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现的，存储在存储器单元中的值决定了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O间的联接方式，并最终决定了FPGA所能实现的功能，FPGA允许无限次的编程。

FPGA市场现状和未来趋势如何?

　　FPGA基本特点
　　1.采用FPGA设计ASIC电路（专用集成电路），用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片。

　　2.FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。

　　3.FPGA内部有丰富的触发器和I/O引脚。

　　4.FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。

　　5.FPGA采用高速CMOS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容。

　　FPGA国内现状
　　目前中国IC厂商在FPGA这个细分领域和国外巨头的差距远远比其他领域要大。

　　FPGA技术门槛非常高，核心技术只掌握在及其少数的公司手上，而且xilinx和atlera手头握有6000多项专利，对后进者形成很高的技术壁垒，国内厂商要么和国外巨头专利交叉授权，要么花钱买专利，但当前我们并没有多少专利可以和xilinx和altera进行交叉许可，购买难度更大，这不仅仅是资金的问题。从canyon bridge收购lattice被美国否决来看，凡涉及到美国国家安全的高新技术公司，我国是不可能通过收购来获得的，lattice在行业内充其量是第二团队尚且如此，业界领先的企业我国更难获得。

　　国内FPGA的发展只能靠自主，虽然这个过程可能会很漫长，但除此之外没有更好的选择。芯片的自主设计是实现信息安全的最底层保障。这也是为什么与信息处理相关的基础芯片（手机芯片、PC处理器等）需要实现自制的原因。在目前FPGA的技术和供给几乎全部来源于美国，包括欧洲和日本等技术强国也没有掌握到核心技术。

　　对于中国而言，国家促进集成电路发展已经提升至国家战略。同时特殊的应用场景（军工、导弹、航天航空）的要求的FPGA，国外对中国是禁运的，这也从另一方面促成国内FPGA自制的契机。目前，国内生产的FPGA主要用于军工、通讯、航空航天等领域。

　　在民用领域，国内是FPGA需求最大的市场，现在Xilinx、Altera最大的客户就在中国，通讯市场华为中兴烽火包揽了全国60%以上的量。中国FPGA的发展红利在于需求市场足够大，有需求就要有相应产品来支持。这对于国内厂家就是机会，目前，同方国芯片已经和华为中兴合作，想实现一部分的国产替代。

　　最后，从技术角度来说，我们已经不像10年前基本不懂核心技术。国内半导体产业链的不断成熟完善，以及芯片设计能力的不断加强，我们自己可以自主设计和流片ARM架构的手机CPU（海思麒麟、大唐联芯），并成功实现商业化，这在10年前都不敢相信。在我们在过去积累的技术沉淀和创新能力，已经使得我们在FPGA的特定应用领域（军工、通讯）实现一定程度上的自我供给。未来也可能类似于CPU+FPGA用于云数据中心节中，这些应用领域都是信息高度敏高的地方，使用自主设计的芯片更能实现安全可控。

FPGA工作原理

真是学习了