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            关于FPGA芯片的故事,你知道多少呢?

            2018年07月13日 15:20 次阅读

            除了CPU(中央处理)和GPU(图形处理器)之外,芯片家族还有另外一名“成员”—FPGA。

            比起前面两位兄弟,FPGA几乎鲜为人知,但这并不妨碍它成为民用领域和军用领域的“宠儿”。不仅对将到来的5G通讯、大数据、物联网领域有重大的潜力,就连绝大部分的大型军用电子设备也对FPGA十分依赖。

            然而就是这颗如此重要的芯片,国内能生产的厂家寥寥无几,国外进口的FPGA占据着98%的市场份额。为何这颗芯片的普及难度就那么大呢?

            关于FPGA芯片的故事,你知道多少呢?

            什么是FPGA?

            在度娘上面可知,FPGA全称是Field-Programmable Gate Array(现场可编程门阵列),通俗一点地说就是这颗芯片允许你在上面编程。(编程)完成后就可以实现一个特殊的硬件加速算法,比如定位手机上的地图。

            什么?没看懂!没关系,我们举个应用例子:现在我们使用的芯片(CPU)都是双核、四核甚至八核/十六核的。有国外的科学家就研发出内置1000个内核的CPU(1000个内核,想想都觉得恐怖),这个CPU里面就采用了FPGA的芯片。

            值得注意的是,虽然FPGA芯片的处理能力如此强大,但仍没有普及,原因就是对FPGA芯片编程非常困难。除了赛思灵和阿尔特拉这两家美国公司之外,因特尔、IBM、三星东芝、飞利浦、摩托罗拉等全球60多家公司都试图去涉足,均惨败而归;其中的原因就是FPGA的进门门槛太高了。

            FPGA芯片的进门门槛有多高?

            专利技术壁垒太高:目前为止,赛思灵和阿尔特拉、莱迪思、美高森等公司用9000多项专利构建了一道坚实的知识产权堡垒,大大地堵死了IBM等公司的追赶之路。当年英特尔耗资167亿美元收购阿尔特拉,也仅仅是获得FPGA的领域的“敲门砖”。

            要知道,从上世纪80年代开始,赛灵思花费了30多年的时间积累FPGA技术和经验,才能在该领域留下丰厚的技术和知识底蕴。

            FPGA的市场偏小:全球半导体的市场总额为4000亿美元/年,而FPGA仅有50亿美金/年,相对狭窄的市场也加剧了激烈的竞争(市场份额难以养活全球的大公司),仅仅留下少数生存下来的佼佼者。

            用户对FPGA的性能要求多:芯片模拟工作是FPGA需要经常做的分场景之一,使用中要在FPGA芯片的基础上编程,必要牺牲很多性能,以达到和CPU匹配的要求,令用户对FPGA的性能提出更多的要求。

            赛思灵、阿尔特拉等公司的FPGA芯片一直采用最先进的制程工艺(如现在的14/16nm工艺),再加上一些如英特尔、台积电等掌握先进制造工艺的企业对国内IC设计公司的技术保护(限制最先进的制程工艺);采购IP做集成可以,自主研发IC则设置各种限制。令国内企业面对高昂的制程工艺成本,失去先机无力追赶。

            在国内采购IC芯片非常方便,线下采购集中在深圳华强北,线上采购主要以安芯、猎芯和芯易网为主。其中芯易网是在电子元器件分销产业电商化趋势下诞生的,致力于产业链和独立分销市场资源大整合,令信息更加透明化,轻资产模式解除库存压力。

            国内生产的FPGA现状

            可以说,目前国内的FPGA厂商有数量没质量,不管是有十多年自主研发经验,并且收购了美国CSwitch公司的京微雅格,还是在军用领域占有一席之地的国微产品,亦或是拥有莱迪思整个核心团队的西安智多晶,都无法和赛思灵、阿尔特拉很大的差距。

            这种差距不仅表现在硬件上,还有软件上的。要想在FPGA领域立足,没一套ESA工具(设计电子电路的软件程序)可不行的。此外,市场份额也能看出国内FPGA厂商和国外的差距:全球FPGA市场的份额约为50亿美元,而中国市场仅有15亿美元;国内厂商在国内的占比也仅仅只有2%,更别提国外的市场竞争力了。

            FPGA是“后妈的孩子”

            由于普及程度还比不上CPU,FPGA也就显得没那么重要,在国内CPU和储存芯片的研发都能获得大量的政府经费支持,而FPGA的资金却少得可怜。国内厂商想要获得政府的经费非常困难,比如京微雅格在接到国家重大专项课题时,才能获得1/3的国家拨款;更别提国微电子和同创国芯也付出了很大努力,才能获得少得可怜的国家研发资金。

            那么问题来了,如果国内的FPGA还没发展起来,只能完全依赖国外特别是美国的尽快,这比如是一个隐患;如果没有FPGA,不管是在民用应用领域还是军事应用领域,都非任何人的福分。

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            发表于 2018-07-03 10:34 937次阅读
            FPGA在自动驾驶车内部发挥的重要作用详细资料概...

            使用Xilinx Vivado设计套件创建一个...

            Xilinx以制造 可编程门阵列(FPGA)而闻名,它是基于一个通过可编程接点连接的可配置逻辑块(C...

            发表于 2018-07-03 10:19 101次阅读
             使用Xilinx Vivado设计套件创建一个...

            基于FPGA的Cordic算法实现的设计与验证

            本文是基于FPGA实现Cordic算法的设计与验证,使用Verilog HDL设计,初步可实现正弦、...

            发表于 2018-07-03 10:18 69次阅读
            基于FPGA的Cordic算法实现的设计与验证

            基于FPGA +AD7609的数据采集系统的实现...

            随着信息技术的发展,特别是各种数字处理器处理速度的提高,人们对数据采集系统的要求越来越高,特别是在一...

            发表于 2018-07-03 09:01 156次阅读
            基于FPGA +AD7609的数据采集系统的实现...

            数字图像水印的FPGA实现步骤

            未加水印的图像表示为f水印表示为w,常数a控制水印和衬底图像的相对可见性。如果a为1,则水印是不透明...

            发表于 2018-07-03 08:22 77次阅读
            数字图像水印的FPGA实现步骤

            Xilinx Zynq-7000系列:基于ARM...

            该委员会专门设计用于与来自锡林克斯的PYNQ项目合作,并使用Python语言和库,设计师可以创建高性...

            发表于 2018-07-03 08:17 106次阅读
            Xilinx Zynq-7000系列:基于ARM...

            清华大学魏少军教授:从IA到AI,我们还要走多远

            清华大学魏少军教授指出,未来10年,人工智能和深度学习将成为提升硅片需求的主导因素。到2025年,人...

            发表于 2018-07-02 18:10 1015次阅读
            清华大学魏少军教授:从IA到AI,我们还要走多远

            新思科技公司宣布集成化混合原型验证解决方案

            通过对新设计的功能使用Virtualizer虚拟原型技术和对重用逻辑使用基于FPGA的HAPS原型技...

            发表于 2018-07-02 11:50 77次阅读
            新思科技公司宣布集成化混合原型验证解决方案

            “万能芯片”FPGA在深度学习领域的用法

            而众所周知,在专用芯片与通用芯片中间,还有一个更为灵活,也更为神秘的领域:FPGA。无论是英特尔天价...

            发表于 2018-07-02 07:59 291次阅读
            “万能芯片”FPGA在深度学习领域的用法

            Xilinx Spartan-6系列封装概述和管...

             Spartan-6系列具有低成本、省空间的封装形式,能使用户引脚密度最大化。所有Spartan-6...

            发表于 2018-07-01 10:48 97次阅读
            Xilinx Spartan-6系列封装概述和管...

            FPGA简单门电路怎么实现?

            verilog实现反相器,2输入与门、2输入或门、2输入与非门、2输入或非门、2输入异或门、2输入同...

            发表于 2018-07-01 10:28 118次阅读
            FPGA简单门电路怎么实现?

            关于基于FPGA和ARM的虚拟软盘实现

            随着硬件技术的进步,软盘逐渐被新的存储介质代替。但部分旧设备(比如织布机等)并不支持这些更快、容量更...

            发表于 2018-06-29 14:26 355次阅读
            关于基于FPGA和ARM的虚拟软盘实现

            关于基于FPGA的HDMI多模式显示模块的设计

            随着社会信息化程度的不断提高,人们对视频处理的要求越来越高,视频处理系统处理的数据量也越来越大。在嵌...

            发表于 2018-06-29 14:13 388次阅读
            关于基于FPGA的HDMI多模式显示模块的设计

            关于基于FPGA的多模式数字匹配滤波器的设计与实...

            数字匹配滤波器是直接序列扩频通信系统中的关键部件,可以通过编程实现接收端同步和解扩,提高通信系统数字...

            发表于 2018-06-29 14:12 335次阅读
            关于基于FPGA的多模式数字匹配滤波器的设计与实...

            RAM分为简单双口RAM和真双口RAM

            真双口RAM给设计带来很多便利。在高速存储中,需要对连续的数据同时处理,使用简单双口RAM只能读取一...

            发表于 2018-06-29 08:54 1073次阅读
            RAM分为简单双口RAM和真双口RAM

            Windows应用程序,操作系统,计算机硬件之间...

            前面说过操作系统能很好的去操作底层硬件,但是不知道什么时候去操作和操作到了什么程度,这些都是由应用程...

            发表于 2018-06-29 08:49 437次阅读
            Windows应用程序,操作系统,计算机硬件之间...

            LT3070:为FPGA和服务器应用设计的稳压...

            采用低电压运作的新式 FPGA 和服务器对于细微的电源电压下降很敏感。这种压降可能是以下因素综合作用...

            发表于 2018-06-28 12:13 297次阅读
             LT3070:为FPGA和服务器应用设计的稳压...

            关于基于FPGA的可消除高频非线性的动态分频鉴相...

            鉴相技术是电力电子系统和测试控制中的关键技术之一,在仪器仪表、通信、导航定位、研究网络相频特性和锁相...

            发表于 2018-06-28 11:53 379次阅读
            关于基于FPGA的可消除高频非线性的动态分频鉴相...

            基于Xilinx 16nm Virtex Ult...

            基于Xilinx 16nm Virtex UltraScale+ 器件VU9P的异构计算实例F3在阿...

            发表于 2018-06-28 09:57 724次阅读
            基于Xilinx 16nm Virtex Ult...

            基于FPGA的图像加速解决方案

            百度云云市场从产品、技术、客户资源等多渠道,开放资源与能力,引入第三方合作伙伴,与合作伙伴深度合作,...

            发表于 2018-06-28 09:51 1132次阅读
            基于FPGA的图像加速解决方案

            关于 LTM4643 的特性介绍与应用

            LTM4643 是一款四输出降压型 μModule® (电源模块) 稳压器,该器件可配置为单输出 (...

            发表于 2018-06-28 04:14 537次阅读
            关于 LTM4643 的特性介绍与应用

            FPGA系统中三种方式减少亚稳态的产生

            在FPGA系统中,如果数据传输中不满足触发器的Tsu和Th不满足,或者复位过程中复位信号的释放相对于...

            发表于 2018-06-27 10:11 133次阅读
            FPGA系统中三种方式减少亚稳态的产生

            FPGA设计的“三个代表”:Ultrafastd...

            UFDM建议正确的HDL coding风格来满足目标器件,讨论时序约束和时序收敛。正确的IO约束,I...

            发表于 2018-06-27 09:50 81次阅读
            FPGA设计的“三个代表”:Ultrafastd...

            便携式GNSS导航信号采集回放系统,可编写针对K...

            该系统的监控端采用了基于CortexA8系列的ARM处理器,该处理器同时兼顾了成本与性能的要求,可设...

            发表于 2018-06-27 09:15 95次阅读
            便携式GNSS导航信号采集回放系统,可编写针对K...

            关于FPGA的功耗评估需要知道些什么

            项目设计初期会选型,工程师根据资源、IO、硬核、IP等选择对应型号的FPGA。功耗部分xilinx提...

            发表于 2018-06-27 09:05 81次阅读
            关于FPGA的功耗评估需要知道些什么

            新一代SoC FPGA提供系统可信根,防止关键数...

            物联网(IoT)的规模和复杂性不断上升,对主动的强化安全措施的需求日益增加。仅利用软件安全功能已经不...

            发表于 2018-06-27 08:31 94次阅读
            新一代SoC FPGA提供系统可信根,防止关键数...

            关于嵌入式FPGA的内容详解

            换句话说,eFPGA是一种数字可重构结构,由可编程互连中的可编程逻辑组成,通常表现为矩形阵列,数据...

            发表于 2018-06-25 17:51 181次阅读
            关于嵌入式FPGA的内容详解

            FPGA需要跑多快?影响FPGA计算性能的几大因...

            我们写软件程序的时候,习惯了给函数很多参数作为条件,根据参数内容执行函数的操作。FPGA做计算就不希...

            发表于 2018-06-25 16:46 585次阅读
            FPGA需要跑多快?影响FPGA计算性能的几大因...

            为什么使用FPGA?FPGA为什么比GPU的延迟...

            计算密集型任务的例子包括矩阵运算、图像处理、机器学习、压缩、非对称加密、Bing 搜索的排序等。这类...

            发表于 2018-06-25 16:02 622次阅读
            为什么使用FPGA?FPGA为什么比GPU的延迟...

            关于基于4通道时间交织的FPGA高速采样系统的设...

            高性能的模数转换器(Analog Digital Converter,ADC)被广泛应用于通信、仪器...

            发表于 2018-06-25 11:45 461次阅读
            关于基于4通道时间交织的FPGA高速采样系统的设...

            关于光电扫描测量网络信号采集模块的设计

            基于光电扫描的坐标定位系统是近年来新兴的一种坐标测量方法,具有精确度高、不易受周围环境干扰等优点,因...

            发表于 2018-06-25 11:35 379次阅读
            关于光电扫描测量网络信号采集模块的设计

            关于带通采样星载AIS非相干接收机的FPGA实现

            AIS系统是一种船舶交通信息交换系统,船载AIS设备不断发送自身信息,如航向、吨位等,用以领航调度、...

            发表于 2018-06-25 11:13 383次阅读
            关于带通采样星载AIS非相干接收机的FPGA实现

            FPGA约束的详细介绍

            介绍FPGA约束原理,理解约束的目的为设计服务,是为了保证设计满足时序要求,指导FPGA工具进行综合...

            发表于 2018-06-25 09:14 150次阅读
            FPGA约束的详细介绍

            FPGA资源怎么平民化?阿里云的新改造

            FPGA (现场可编程门阵列)由于其硬件并行加速能力和可编程特性,在传统通信领域和IC设计领域大放异...

            发表于 2018-06-23 09:44 119次阅读
            FPGA资源怎么平民化?阿里云的新改造

            FPGA中的冒险现象和如何处理毛刺

            通过改变设计,破坏毛刺产生的条件,来减少毛刺的发生。例如,在数字电路设计中,常常采用格雷码计数器取代...

            发表于 2018-06-23 08:49 127次阅读
            FPGA中的冒险现象和如何处理毛刺

            面向数据包处理的Xilinx智能解决方案

            在开放式协作服务爆炸性增长以及移动和社交网络不断发展的推动下,结合智能设备的普及以及不同服务供应商和...

            发表于 2018-06-22 15:13 99次阅读
            面向数据包处理的Xilinx智能解决方案

            NGcodec谈FPGA编码在HEVC和AV1上...

            随着HEVC、AV1等更复杂算法的Codec份额逐步增长,实现高质量视频编解码需要硬件支持,软件的方...

            发表于 2018-06-22 15:01 113次阅读
            NGcodec谈FPGA编码在HEVC和AV1上...

            关于基于分数低阶协方差谱的频谱感知算法研究及其F...

            长期以来,传统的频谱管理与划分采用静态频谱分配方式[1],导致无线频谱利用率低下,同时研究发现,即使...

            发表于 2018-06-22 14:58 484次阅读
            关于基于分数低阶协方差谱的频谱感知算法研究及其F...

            Xilinx FPGA对数字信号处理的性能

            Xilinx FPGA 可提供卓越的数字信号处理 (DSP) 性能,能够满足音频处理、接口、压缩、嵌...

            发表于 2018-06-22 14:57 93次阅读
            Xilinx FPGA对数字信号处理的性能

            关于基于分段多项式近似的DDFS研究及FPGA实...

            感应式磁力仪基于法拉第电磁感应原理,用于探测近地空间的低频交变磁场[1],它通常自带标准信号源,用于...

            发表于 2018-06-22 14:55 367次阅读
            关于基于分段多项式近似的DDFS研究及FPGA实...

            分布式算法是一项重要的FPGA技术

            式中:xb(n) 表示第n个数据的第b位。由于x(n)为有限位数据,且xb(n)的取值为[0,1],...

            发表于 2018-06-22 14:53 530次阅读
            分布式算法是一项重要的FPGA技术

            关于基于前导的OFDM系统信道估计及FPGA实现

            正交频分复用(OFDM)由于具有抗多径衰落,频谱利用率高等特点,因而被广泛用于无线通信系统中。但是由...

            发表于 2018-06-22 14:51 438次阅读
            关于基于前导的OFDM系统信道估计及FPGA实现

            获得高校、专家一致认可的小脚丫FPGA开发板到底...

            背景 微控制器作为目前嵌入式系统设计的主力军在各行各业得到了广泛的应用,但随着物联网、智能硬件、VR...

            发表于 2018-06-22 11:35 114次阅读
            获得高校、专家一致认可的小脚丫FPGA开发板到底...

            基于FPGA的异步FIFO的实现

            大家好,又到了每日学习的时间了,今天我们来聊一聊基于FPGA的异步FIFO的实现。 一、FIFO简介...

            发表于 2018-06-21 11:15 1041次阅读
            基于FPGA的异步FIFO的实现

            揭秘造芯黑马的神秘面纱

            如果说目前高端集成电路的落后现状是因为我国相关产业起步晚、积累少导致的,对于如今再次兴起的人工智能浪...

            发表于 2018-06-21 08:02 683次阅读
            揭秘造芯黑马的神秘面纱

            FPGA和CPU如何搭配?

            如下图,FPGA作为协处理器,CPU把指令写入内存,FPGA从内存读取指令执行,并把计算结果写入内存...

            发表于 2018-06-20 15:17 605次阅读
            FPGA和CPU如何搭配?

            FPGA学习系列:21. 自动售货机的设计

            设计背景: 我们从开始学习 FPGA。到现在也慢慢的学到了血多的东西,那么我们就应该慢慢的去学习深一...

            发表于 2018-06-20 10:41 1074次阅读
            FPGA学习系列:21. 自动售货机的设计

            关于FFT硬件实现,设计中RAM输出端为何没有使...

            以2048点为例,根据理论值计算,计算一次2048点的IFFT的时间应为130us。在采用流水线的方...

            发表于 2018-06-20 09:05 754次阅读
            关于FFT硬件实现,设计中RAM输出端为何没有使...