当FPGA跟ASIC分界线日益模糊,FPGA还像SoC吗?

随着处理器被添加到传统fpga中,可编程性被添加到asic中,fpga和asic的分界线日益模糊。
fpga变得比之前更加流行了。现在的fpga不再只是查找表(lut)和寄存器的简单组合了,它已经成为系统探索的架构,以及验证未来asic设计架构的桥梁。
从基本的可编程逻辑器件到复杂的soc器件,当今的fpga家族阵营极其庞大。在包括汽车和其它应用的ai、企业网络、航空航天、国防和工业自动化等各种应用领域,fpga使得芯片制造商可以在必要时以更新的方式部署实施系统。在这种标准、协议和最佳实现仍然在探索中,而且要求具备成本竞争力的新兴市场中,fpga的灵活性至关重要。
这就是赛灵思决定在其zynq fpga中添加arm内核以创建fpga soc的原因所在,aldec市场总监louie de luna表示。“最重要的是,供应商已经改进了工具流程吗,这使得人们对zynq产生了很大的兴趣。他们的sdsoc开发环境看起来很像c语言,对开发人员很友好,因为应用程序通常是用c语言编写的。他们将软件功能放到开发环境中,允许用户将这些功能分配到具体的硬件上。”
其中有些fpga不只是像soc,他们本身就是soc。
“他们可能包含多个嵌入式处理器、专用计算引擎、复杂接口以及大容量存储器等,”onespin solutions综合验证产品专家muhammad khan说。 “系统架构师规划并使用fpga的可用资源,就像他们在asic上所做的那样。设计团队使用综合工具将他们的system verilog、vhdl或system c rtl代码映射到基础逻辑元素中。对于大部分设计过程来说,专门针对fpga或asic或全定制芯片的设计差异正在减少。”
arterisip首席技术官ty garibay非常熟悉这一演变。“赛灵思2010年开始在zynq上实践这种路线,他们定义了一款产品,把arm soc的硬宏纳入到了当时现有的fpga中,”他说。 “然后,altera招募了我做基本上同样的事情。它的价值主张在于许多客户都想要soc子系统,但是soc的特性尤其是处理器那部分并不适合综合到fpga中。将这种级别的功能嵌入到实际的可编程逻辑中令人望而却步,因为它几乎用尽了整个fpga的资源。但是它可以作为整个fpga芯片的一小部分或一小部分,作为一个硬性的功能而存在。虽然你没有为soc提供真正可重构逻辑的能力,但是它们可以通过软件编程,以这种方式改变功能。”
“这意味着,这种结构可以同时具备软件可编程功能、硬宏和硬件可编程功能,他们可以一起工作,”他说。 “这类期间有一些相当理想的目标市场,尤其是在低成本的汽车控制领域,在这种系统中一般都会以中等性能的微控制器搭配fpga,现在客户会说,‘我现在可以将整个功能放到fpga芯片的硬宏上,以减少电路板空间,减少bom并降低功耗。’”
这也符合过去30年fpga的发展趋势。最初的fpga只是可编程结构和一组i/o。随着时间的推移,内存控制器、serdes、ram、dsp和hbm控制器都慢慢地被硬化了。
garibay说:“fpga供应商一直在继续增加芯片面积,同时也在继续增加越来越多的硬逻辑,这些逻辑被相当大比例的客户群普遍使用。现在,这些硬逻辑转变成软件可编程器件。在arm soc之前添加的大多数东西都是不同形式的硬件,主要与i/o有关,但也包括dsp,dsp有足够的应用计划,因此,通过将dsp硬化,可以节省可编程逻辑门。”

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