FPGA为何成为“万能芯片” ，FPGA实现了哪些技术跨越

　　FPGA的全程是Field Programmable Gate Array，于1985年发明。尽管到目前为止，仍然有其他公司宣称自己是最先发明可编程逻辑器件PLD的企业，但是xilinx发明的才是真正意义上的第一颗FPGA芯片XC2064。这项发明，比摩尔定律晚了二十年。但是这项发明后的后续发展十分快速。FPGA的产品一直保持着先进的工艺。

　　“万能芯片” 的称呼因何而来

　　可编程的“万能芯片” FPGA——现场可编程门阵列，是指能够通过一切软件手段更改、配置器件内部连接结构和逻辑单元，完成既定设计功能的数字集成电路。

　　FPGA所能发挥的功能规模主要受到它门电路的规模限制。门电路的规模达到需要的规格，FPGA就能够通过编程实现芯片的逻辑功能编辑，例如ASIC、DSP甚至PC处理器等。这就是FPGA为什么被称为“万能芯片”的原因。

　　FPGA的内部逻辑具有定制功能，使用FPGA时，能够通过现场的即时编程修改硬件的硬件逻辑，最终实现FPGA的逻辑功能的改变，这都是ASIC和和DSP不具备的功能。打一个类似的比方，传统的ASIC和DSP就像我们常见的CD，在出厂时候已经被存入数据并且不能在后期使用时进行改写，如果要使用就是将其放在播放机中进行播放。但是FPGA在出场时是一张空白CD，用户可以根据自己的意愿在CD上刻录自己需要的内容，这些刻录内容还能进行修改和擦除。

　　FPGA还具有可编程灵活性高、开发周期短、并行计算可编程灵活性高的核心优点。

　　和ASIC的全定制电路不同，FPGA属于半定制电路。理论上来讲，FPGA提供的门电路规模达到规格，编程就能够实现任意ASIC和DSP的逻辑功能。同时，这种编程模式能够反复，解决了ASIC设计后固化不能修改的缺点。

　　FPGA的灵活性很高。在FPGA实际应用时，FPGA的现场可重复编程性为开发人员使用软件升级包在片上运行程序修改芯片提供了硬件基础，大大提高了使用FPGA的便利性。如果不具备这种功能，则需要对芯片进行替换和重新设计，这些都将花费大量时间和成本。

　　FPGA的开发周期短。ASIC制造流程包括逻辑实现、布线处理和流片等多个步骤，而FPGA无需布线、掩模和定制流片等，芯片开发流程简化。传统的ASIC和SoC设计周期平均是14个月到24个月，用FPGA进行开发时间可以平均降低55%。全球FPGA第一大厂商Xilinx认为，更快比更便宜重要，产品晚上市六个月5年内将少33%的利润，每晚四周等于损失14%的市场份额。

　　FPGA的并行计算效率高。FPGA属于并行计算，一次可执行多个指令的算法，而传统的ASIC、DSP甚至CPU都是串行计算，一次只能处理一个指令集，如果ASIC和CPU需要提速，更多的方法是增加频率，所以ASIC、CPU的主频一般较高。FPGA虽然普遍主频较低，但对部分特殊的任务，大量相对低速并行的单元比起少量高效单元而言效率更高。

　　其实，FPGA的内部并没有进行“计算”的过程，FPGA的结果其实是以ASIC“电路直给”的过程呈现，这些都是FPGA为何能够增强效率的原因。