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近日，FPGA主要廠商之一賽靈思公司推出領(lǐng)域目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺(tái)（參加賽靈思同時(shí)推出六大領(lǐng)域優(yōu)化開發(fā)套件），旨在幫助開發(fā)人員在FPGA 設(shè)計(jì)時(shí)專注于產(chǎn)品創(chuàng)新與差異化，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。賽靈思全球營(yíng)銷與業(yè)務(wù)發(fā)展產(chǎn)品營(yíng)銷總監(jiān)Brent Przybus和亞太區(qū)市場(chǎng)與應(yīng)用總監(jiān)張宇清專程來到北京，向媒體介紹賽靈思公司和FPGA的發(fā)展?fàn)顩r，以及領(lǐng)域目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺(tái)如何簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、縮短開發(fā)時(shí)間。 張宇清介紹說，F(xiàn)PGA可編程的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。除了工業(yè)、通信和消費(fèi)類傳統(tǒng)領(lǐng)域以外，還有一些新的領(lǐng)域。如綠色I(xiàn)T，很多太陽能控制等項(xiàng)目開始在使用FPGA；云計(jì)算是一個(gè)熱門話題，如果要提升計(jì)算能力，單單提升總頻已經(jīng)不夠了，這恰恰為FPGA的發(fā)展提供了空間。 
圖一：FPGA進(jìn)入新的應(yīng)用領(lǐng)域 賽靈思公司成立于1984年，迄今已有25年歷史，當(dāng)前市場(chǎng)份額超過51%，與去年持平，張宇清稱這個(gè)數(shù)目比業(yè)界其他所有FPGA廠商的總合還要多。賽靈思的專利數(shù)已經(jīng)從去年的1300多項(xiàng)增加到現(xiàn)在的超過2000項(xiàng)，超過2萬個(gè)客戶。工藝方面，目前賽靈思65納米線寬產(chǎn)品超過98%，45納米的Virtex-6是業(yè)界第一個(gè)45納米FPGA。張宇清稱，現(xiàn)在基本確定未來五年不大會(huì)有其他公司推出45納米的產(chǎn)品，所以Virtex-6是唯一一個(gè)45納米的低成本FPGA。 單就FPGA來說，賽靈思的市場(chǎng)份額高達(dá)53%，亞太地區(qū)（包括中國(guó)）占整體營(yíng)收的35%，這個(gè)比重超過以往任何時(shí)期，與北美地區(qū)相同。從市場(chǎng)分布來看，通信占46%，工業(yè)和其他占31%。Virtex-6和Spartan-6是最新一代的器件，從下個(gè)月開始量產(chǎn)。Virtex-6是高端器件，Spartan-6是大批量的器件。 傳統(tǒng)上，F(xiàn)PGA一般都應(yīng)用于比較小的市場(chǎng)。FPGA未來的任務(wù)就是占領(lǐng)主流市場(chǎng)。目前FPGA的主要應(yīng)用領(lǐng)域如圖2所示，主要集中在通信、工業(yè)、數(shù)據(jù)處理、汽車和消費(fèi)等終端市場(chǎng)。
圖2：FPGA的終端應(yīng)用市場(chǎng) 張宇清介紹說，賽靈思是第一家針對(duì)設(shè)計(jì)人員推出FPGA軟件的公司。過去，所有的設(shè)計(jì)人員使用相同的軟件，無論是DSP工程師、軟件工程師還是系統(tǒng)工程師，他們使用的都是同一個(gè)軟件。賽靈思現(xiàn)在推出門針對(duì)邏輯設(shè)計(jì)人員而設(shè)置的軟件、針對(duì)嵌入式設(shè)計(jì)人員的軟件、針對(duì)DSP算法開發(fā)人員的軟件，他們不需要了解太多的FPGA的架構(gòu)，但是依然能夠做FPGA設(shè)計(jì)。然后是系統(tǒng)集成工程師，他可能為了完成整個(gè)系統(tǒng)的集成必須了解每一個(gè)領(lǐng)域，無論是嵌入式還是DSP。最后是針對(duì)軟件開發(fā)人員，他們一般比較熟悉C語言而不是HDL語言，使用賽靈思新的軟件，他們也可以發(fā)揮他們的設(shè)計(jì)能力。 目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺(tái)是賽靈思于今年2月份提出的一個(gè)理念。目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺(tái)與通常的參考設(shè)計(jì)、開發(fā)板不同，它能夠讓設(shè)計(jì)人員更接近他的實(shí)際設(shè)計(jì)內(nèi)容。有了這個(gè)平臺(tái)，設(shè)計(jì)人員僅需花30%的時(shí)間做FPGA設(shè)計(jì)，而把大部分時(shí)間用于差異化設(shè)計(jì)，讓客戶有更多的時(shí)間專注于產(chǎn)品創(chuàng)新，縮短設(shè)計(jì)時(shí)間。 FPGA領(lǐng)域在不斷擴(kuò)張，最大的原因也是因?yàn)橄冗M(jìn)的工藝成本不斷提高，造成結(jié)果是，必須有非常大的市場(chǎng)支持才能使巨額投資得到有效回報(bào)。所以，目前除手機(jī)等幾個(gè)特大應(yīng)用領(lǐng)域之外，其他領(lǐng)域越來越多地轉(zhuǎn)向FPGA。標(biāo)準(zhǔn)芯片是FPGA非常強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，但張宇清認(rèn)為兩者的互補(bǔ)性多于競(jìng)爭(zhēng)。 張宇清說，可編程邏輯可以幫助中國(guó)公司的創(chuàng)新。當(dāng)中國(guó)的客戶使用定制芯片的時(shí)候，IP核掌握在國(guó)外公司手里；但如果使用FPGA的話，這些IP核是屬于中國(guó)公司的。作為創(chuàng)新平臺(tái)，F(xiàn)PGA非常有效、非常實(shí)在，因?yàn)樗梢杂米钕冗M(jìn)的工藝讓好的設(shè)計(jì)理念迅速得以實(shí)現(xiàn)，降低了國(guó)內(nèi)中小客戶的風(fēng)險(xiǎn)，讓這些中小設(shè)計(jì)公司得以健康發(fā)展。 賽靈思6月份的時(shí)候推出目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺(tái)的基礎(chǔ)平臺(tái)。所謂基礎(chǔ)平臺(tái)是指這個(gè)平臺(tái)可以支持廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)在推出的是專用領(lǐng)域的目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺(tái)，分別針對(duì)DSP、嵌入式和連接這三個(gè)專用領(lǐng)域。這個(gè)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)在于，它讓一些以前沒有用過FPGA的人可以接觸到FPGA。連接和嵌入式套件已經(jīng)推出，DSP套件將于明年1月份推出。 這些專用套件盒子里包括FPGA、FMC或嵌入式設(shè)計(jì)和一個(gè)演示設(shè)計(jì)。盒子里還包括軟件套件，可以支持不同的開發(fā)流程，嵌入式或者高速連接的。跟以往賽靈思所推出的參考設(shè)計(jì)或6月份推出的基礎(chǔ)平臺(tái)不同，這次整個(gè)參考設(shè)計(jì)更接近最終產(chǎn)品本身，或者說客戶可以直接把這個(gè)參考設(shè)計(jì)量產(chǎn)。它是非常接近量產(chǎn)的一種參考設(shè)計(jì)。 這些套件包含完整的文檔、源代碼和IP核。兩個(gè)套件分為高端的Virtex-6（紅色的盒子）和Spartan-6（藍(lán)色的盒子）。針對(duì)不同應(yīng)用（如無線電、工業(yè)控制、車載等）都可以使用嵌入式環(huán)境，其中Virtex-6是LX240T，Spartan-6是LX45T。下圖為嵌入式目標(biāo)參考設(shè)計(jì)的框圖，綠色部分是硬核，咖啡色部分是它所帶IP軟核，每一個(gè)軟核都可以支持應(yīng)用，但是也少不了一個(gè)處理器，它支持不同的操作系統(tǒng)，不論是硬件還是軟件的開發(fā)工程師，都可以開盒即用，拿到盒子就可以馬上做設(shè)計(jì)了。
圖3：嵌入式目標(biāo)參考設(shè)計(jì) Przybus先生介紹了一個(gè)實(shí)際案例。這是一家開發(fā)通信產(chǎn)品的印度客戶，他們要做一個(gè)報(bào)頭壓縮功能，他們過去用處理器來實(shí)現(xiàn)，后來發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)量太大，系統(tǒng)已經(jīng)不堪重負(fù)。于是他們來找賽靈思，希望通過FPGA來實(shí)現(xiàn)。 嵌入式設(shè)計(jì)目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺(tái)讓他們使用FPGA如同使用定制芯片一樣。下圖右邊是賽靈思提供的參考設(shè)計(jì)，左邊黃色部分是客戶自己的一個(gè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。他們可以不需要去做我們提供的處理器的部分，而專注他們?cè)O(shè)計(jì)的部分，這樣可以將他們整個(gè)設(shè)計(jì)周期縮短兩個(gè)月。如果用傳統(tǒng)的做法，他們必須要做處理器的初始化，然后才能開發(fā)軟件。在嵌入式目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺(tái)支持下，他們可以馬上進(jìn)行軟件的設(shè)計(jì)。
圖4：采用嵌入式設(shè)計(jì)目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺(tái)加速產(chǎn)品開發(fā) 連接的套件跟嵌入式套件非常相似的。連接目標(biāo)套件有一個(gè)設(shè)計(jì)模塊，當(dāng)中有賽靈思提供的設(shè)計(jì)，也有賽靈思的伙伴西北邏輯公司提供的。西北邏輯提供DMA部分，這個(gè)重要的IP核與連接的IP核共同提供一個(gè)完整的PCIe協(xié)議。基于Virtex的一個(gè)千兆以太網(wǎng)的橋接當(dāng)中就有該公司提供的IP核，客戶設(shè)計(jì)的時(shí)候可以借助這個(gè)目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺(tái)，不需要購買IP，直接采用參考設(shè)計(jì)就可以了（量產(chǎn)時(shí)需付費(fèi)）。 Przybus做了一個(gè)演示。設(shè)想一個(gè)不具備FPGA知識(shí)的人，他用處理器做機(jī)頂盒的設(shè)計(jì)，今天剛剛買來這個(gè)盒子。他打開盒子之后看到里面有的簡(jiǎn)單介紹，告訴他怎么連接這個(gè)板子。他把這個(gè)板子直接接到電視上（不通過計(jì)算機(jī)）。計(jì)算機(jī)跟板子之間有一條以太網(wǎng)線，模擬電腦是通過上網(wǎng)來連接的。在板子上有一個(gè)服務(wù)器，鍵入這個(gè)服務(wù)器的IP地址就可以訪問它了。這塊板子就像網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器。FPGA充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的功能，代替處理器。一般來說FPGA是要經(jīng)過配置才能啟動(dòng)，但這個(gè)人不懂FPGA，他只要打開就可以應(yīng)用了。 賽靈思提供的開發(fā)軟件支持軟件工程師常用的C語言。在賽靈思提供的軟件里，不單看到傳統(tǒng)HDL語言，也可以看到C語言原代碼。如果軟件開發(fā)人員不懂得HDL語言，他可以直接修改C語言的部分，然后他可以直接在板子上，通過FPGA操作看到修改的結(jié)果。 傳統(tǒng)硬件工程師也可以方便地使用這個(gè)平臺(tái)。硬件工程師熟悉模塊。賽靈思的開發(fā)界面有很多模塊和線路圖。傳統(tǒng)的做法需要寫一個(gè)代碼，把它生成到FPGA里面，然后看結(jié)果對(duì)不對(duì)。現(xiàn)在不用這樣了。比如他要增加一個(gè)接口，他把想要的接口直接拉過來就可以了，兩秒之后加載完畢，然后定制接口，在板子上連接到什么地方，你打開一個(gè)圖，整個(gè)FPGA作為一個(gè)處理器，跟周圍接口一個(gè)界面實(shí)際看到的情況，都是非常完整的可以看到的，基本上這個(gè)設(shè)計(jì)已經(jīng)做完了，沒有看到任何代碼編譯。 |
