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剖析产业发展现状
为区域/园区工作者洞悉行业发展
FPGA的限制因素包括了成本、功耗和编程设计三方面。
FPGA的可编程逻辑功能让FPGA在投入市场时,具有自己的技术优势。使用FPGA还能够降低后期的维护成本,如果FPGA的价格降低到一定水平,FPGA能够实现对ASIC芯片的完全取代。
当前FPGA的市场发展主要受成本、功耗和编程设计三方面影响。
成本方面。ASIC的流片量大,在大流片量的使用范畴,FPGA要实现相同逻辑,需要花费将近10倍成本。我们可以将5万片流片作为零界点,在FPGA低于5万片时,如果需要采用小批量多批次的专用控制设别,采用FPGA更加经济划算。比如雷达、航天飞机、汽车电子、路由器,这些高价值、批量相对较小、多通道计算的专用设备。
功耗方面。FPGA中的芯片面积要大于ASIC,造成这种现象的主要原因是FPGA在制造时,没有对FPGA将在下游产业中实现的应用进行分析,为FPGA安装了规模巨大的门电路。这种大规模电路导致FPGA产品的功耗过高。但根据FPGA的行业解读,FPGA主要的应用领域,比如国防和汽车,这些行业对功耗要求并没有达到提供的标准。
编程方面。软件将在60%的程度上影响FPGA的市场扩展。Xilinx公司中,就有60%~70%的研发人员从事了软件工作,从中可以看出软件开发对FPGA市场的重要性。FPGA的编程过程中,除了要考虑芯片架构,还要考虑FPGA应用场景多样性、复杂性和效率。
FPGA编程需要采用的专用工具进行HDL编译,再烧录至FPGA中,其技术门槛非常高。
作为一种可编程逻辑器件,FPGA在短短二十多年中从电子设计的外围器件逐渐演变为数字系统的核心。伴随半导体工艺技术的进步,FPGA器件的设计技术取得了飞跃发展及突破。通过FPGA器件的发展历程来看,今后仍将朝下以下几个方向发展:1.高密度、高速度、宽频带、高保密;2.低电压、低功耗、低成本、低价格;3. IP软/硬核复用、系统集成;4.动态可重构以及单片集群;5.紧密结合应用需求,多元化发展。
此外,集成了FPGA 架构、硬核CPU 子系统(ARM/MIPS/MCU)及其他硬核IP 的芯片已经发展到了一个“关键点”,将在今后数十年中得到广泛应用,为系统设计人员提供更多的选择。例如,以应用为导向,在受专利保护的FPGA平台架构上无缝集成特定功能模块,以形成具备行业竞争优势(高性价比)的独特产品。
从技术上来看,GPU、FPGA 和 ASIC 都各有千秋。从实际应用来看,GPU 拥有最完善的生态系统支撑,具有较大的先发优势。
推理环节的人工智能应用才刚刚起步,相比前端设备的发展,云端发展速度更胜一筹。FPGA 在数据中心的使用率在逐年增加,但是受到ASIC 路线风险过高影响,目前只有谷歌实现了TPU的批量部署。
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