FPGA技术的优势及劣势分析

尽管FPGA（现场可编程门阵列）从诞生至今只有20多年的历史，但作为一个新兴产业，FPGA已经取得了辉煌的成就。在成都“2009中国FPGA产业发展论坛”上，FPGA企业的代表、系统企业的代表、市场调研公司的分析师以及关注FPGA产业的各界人士共聚一堂，热烈探讨FPGA产业的发展现状和未来趋势。

从工艺技术来看，和CPU一样，FPGA始终走在半导体产业的前列，如今已跻身40纳米阵营；就应用领域而言，FPGA已从最初的通信领域向各行各业扩展。市场的迅速变化、企业对成本和资金投入的控制以及技术的创新是FPGA产业发展的3大推动力。FPGA的可编程特性使得该器件具有独特的灵活性，可以帮助系统厂商在最短的时间内推出产品并实现产业化；随着工艺的进步，ASIC产品所需的NRE（一次性工程）成本越来越高，受企业研发资金的约束，ASIC在很多市场领域已被FPGA取代。

同时，FPGA厂商也致力于为客户提供更全面的服务。FPGA厂商提供给客户的不仅仅是简单的芯片，而且要包括功能非常强大的IP，还要有非常完善的参考设计，另外，还要为客户提供非常专业的技术支持。该方案基于Actel公司独特的具备模拟功能的FusionFPGA，整个方案无需重新编程，在明显提高整体电源管理效率的同时也提高了工程师的工作效率。

不过，FPGA在应用中的不足之处也比较明显。即便是来自FPGA企业的人士也承认，如果仅就单个芯片的成本而言，FPGA是不占优势的，这就不利于其在大规模应用中的推广；此外，功耗问题也是制约FPGA产业快速成长的一个因素。

全球主流半导体厂商在消费电子领域的竞争早已是刺刀见红，而在该领域，FPGA还是一个新兵。张宇清表示，FPGA在消费电子产品中应用的瓶颈在于成本和功耗，如果跟ASIC比拼的话，还是有一定距离的，尽管这种差距在不断缩小；另外，在消费电子领域，FPGA和ASIC都还要面对ASSP的挑战。

基于FPGA的设计能帮助终端产品缩短上市时间，这使得FPGA在消费电子领域有更多的应用。据张宇清介绍，在LCDTV领域，一些日本和韩国厂商在推出40英寸以上的LCDTV的时候，其第一代产品往往是用FPGA来做主芯片的。利用FPGA的可编程特性还有一个好处就是可以降低库存，系统厂商用同样的PCB，可以支持全世界不同的市场需求和功能，每一次配置都可以实现不同的功能。

FPGA在消费电子领域的应用，其最重要的优点体现在一个“快”字。他表示，随着市场的细分，终端企业要保持较高的毛利率就必须尽快地抢占市场，否则就会面临破产。而FPGA具有开发周期短的特点，这对于终端企业而言是很有吸引力的。

对于FPGA在消费电子领域的应用，高君效强调的另外两个字是“服务”。服务在消费电子市场是一个非常重要的环节，FPGA厂商不仅要帮助客户快速推出产品、推出方案，也要帮助客户的客户考虑问题，让客户的客户觉得生产比较方便、灵活而且实用；另外，FPGA厂商也应该想办法帮助那些设计能力不是很强的客户，让他们快速地定位自己的终端产品，并且能够快速地发现产品的问题所在，同时提出维修的建议。这样，FPGA产品就会在竞争的天平中获得更重的砝码。

通信领域一向是FPGA应用的主战场，曾经占FPGA整体市场份额的80%以上；随着FPGA应用领域的扩展，这一比例有所下降，但仍然维持在50%左右。可见，通信领域是FPGA主流企业的必争之地。事实上，对通信设备厂商而言，他们的选择不仅仅是FPGA，ASIC和通用的CPU/DSP也是颇有竞争力的选项。在通信设备中，这3种产品的使用量基本是接近的，在不同的需求中各有侧重。

与ASIC相比，FPGA的开发周期非常短，非常适合需要快速推向市场的产品；跟通用CPU和DSP相比，在需要高带宽数据处理的领域，FPGA更能体现它的优势。在通信领域，协议标准的演进趋势对FPGA也比较有利。“一般来说，在协议标准演进前期，协议变化非常剧烈，通信设备厂商会倾向于选择FPGA；到协议标准演进后期，协议相对比较稳定，就会采用ASIC。”陈月峰在演讲中表示，“现在的趋势越来越趋向于多标准演进，无论是无线通信还是有线通信，单一制式和单一标准的演进都已经基本不存在了，所有都是多标准演进。

在通信领域，FPGA的应用也面临不少威胁，多核DSP/CPU的应用就是一个有力的挑战者。据陈月峰介绍，目前TI、飞思卡尔等公司在多核DSP里集成了很多硬件加速单元，同时其DSP的频率也越来越高，这种趋势使得通信厂商可以把一些核心功能放到DSP中去处理，只把一些高速数据传输的功能用FPGA来实现，FPGA在通信核心功能的应用市场缩小，而被挤压的部分恰好是中高端FPGA产品。