数字融合和技术创新助力FPGA拓展应用

家庭娱乐+通信+计算集成于一体的消费类电子产品已成为全球电子工业的热点应用。这些精巧的产品功能越来越丰富，且集成多种无线技术，具备联网功能。例如，手机开始只是一个通讯设备，如今你可以用它来拍照、玩游戏、收发邮件，甚至用它来观看电视节目，而它的功能还将越来越多。对可编程逻辑技术而言，消费电子产品的这种数字融合趋势提供了一个拓展它们应用范围的良机。当然，与此同时，这种融合趋势也给FPGA技术的进一步发展带来一些技术挑战和非技术层次的挑战。

　　消费电子产品的数字融合趋势意味着产品的复杂性提高，因为每一种技术(包括网络、娱乐和计算)都有它们自己的标准，而且这些技术标准都处于不断发展过程中。谁都无法准确预计标准变化带来的下一个市场需求是什么。当需求发生变化、标准发生变化时，可编程逻辑器件所具有的灵活性能为系统升级或者增加新的功能提供很多帮助。设计周期短也是FPGA用在消费电子产品中的一个显著优势。

　　当然，我们也可以用ASIC来实现这些越来越复杂的产品，但ASIC不仅设计周期长、成本越来越高，而且确保设计正确性的难度也越来越大。相反，利用可编程逻辑，设计工程师可以方便地一边构建逻辑，一边进行测试，从而以较低成本更快地实现更复杂的系统。因此，在多个标准并存的应用中，我们只能利用可编程性来克服设计复杂性的挑战。

　　为在消费电子等领域获得竞争优势，FPGA技术需要不断创新，因为与FPGA传统的应用领域——通讯基础设施相比，消费电子产品在技术、客户群体和产业环境方面有很大不同。

Wim Roelandts
董事会主席、总裁兼CEO
Xilinx公司。

　　例如，消费电子领域的产品追求的是低成本和低功耗，该领域一直以来是ASIC的天下。包括Xilinx在内的FGPA供应商多年以来在降低功耗方面投入巨大。Xilinx的Spartan-3系列主要是针对这个领域应用的，它可以满足业界对大批量、I/O优化的可编程逻辑解决方案的需求。Xilinx也在致力通过先进的工艺进一步降低FPGA的功耗和成本。

　　实际上，随着技术上的不断创新， FPGA器件的结构已发生变化。在5年以前，你只需要在对FPGA器件进行布局和布线，如今FPGA已衍生出多种类型，比如一半可编程、一半是ASIC，并在FPGA器件中集成DSP和Gb收发器。比如，在Virtex4中，可编程逻辑单元只占不到50％的芯片面积，其它部分都是硬核，如PowerPC处理器和11Gb收发器。这些技术创新让FPGA的性能可以与ASIC相媲美。

　　此外，通讯基础设施和消费电子产品的设计周期和生命周期不同，前者的生命周期可以长达10～15年，而消费电子产品的生命周期可能就短到4～6个月。这样，我们必须从一个单纯的可编程逻辑器件的生产商发展为目前可编程解决方案的提供商，而且整个的销售和业务方式也有所不同的。简单来说，为推广系统级集成平台的解决方案，我们必须更好地了解市场情况，了解不同类型的行业以及他们的需求。对于中国市场，我们采取了加强客户服务、建立生态系统、推进大学计划、投资本土企业等举措。

　　汽车电子是FPGA应用的另一个增长领域。消费者希望在家里可实现的通讯、娱乐等功能在汽车中也可以实现，包括DVD、视频点播、无线联网等。但汽车电子产品有极其高的品质要求、价格压力以及很长的产品生命周期。另一方面，汽车安全方面的需求也非常大。这些不同的需求促使我们要不断创新。如今，我们有一些产品已在汽车速度控制应用中得以采用，一些用来观察驾驶员是否保持清醒状态的摄像机也在采用我们的产品。这种应用需要大量的DSP处理和强大的计算能力。

　　FPGA应用范围的拓展意味着FPGA市场不断得到延伸。FPGA市场规模已从50亿的可编程逻辑市场扩展到总量为410亿美元的嵌入式处理、高性能的DSP、ASIC和ASSP市场。从2006年第3季度Xilinx可编程器件的应用市场来看，来自包括移动电话、数码相机、GPS在内的消费电子和汽车电子市场的比例近一步提升，已经占到16%的份额，而5年前来自于这两个领域的收入是零。来自于数据处理这个方面的收入是10%，主要包括服务器，还有其他应用，比如医疗设备、军事领域使用的一些设备等。当然，有的行业领域对于FPGA技术需求特别大，由于有线、移动通信等的快速发展，来自通信基础设施对FPGA的需求仍占据了我们收入的45%。

　　FPGA的发展方向是真正地使FPGA“消失”。如今我们的用户是硬件设计工程师，由于FPGA是可编程器件，如果我们能够为软件设计工程师创建一个抽象层，我们的用户将增加十倍。这就是我们期望的未来。一旦你拥有一套可以进行编程的界面，你就无需知道里面的硬件是怎样的。