制程技术加持 嵌入式FPGA IP夯

最近eFPGA的概念越来越火了，究竟嵌入式FPGA IP (eFPGA)厂商提供的产品之间有没有区别？区别大不大？做IC设计的工程师又应该如何选择呢？

最近嵌入式FPGA (eFPGA)的概念越来越火了，中国版《电子工程专辑》发现，市场上提供嵌入式FPGA IP的厂商不仅有Achronix、Flex Logix这两家厂商，还有Adicsys、Efinix、Menta、Quicklogic等多家厂商同样供货FPGA IP。

究竟这些厂商提供的嵌入式FPGA IP (eFPGA)厂商提供的产品之间有没有区别？区别大不大？做IC设计的工程师又应该如何选择呢？中国版《电子工程专辑》记者日前就此请教了Flex Logix销售总监简捷，他作了回答，并提供一份比较表格，提供详细的阐述。

简捷表示，目前市场上eFPGA厂商最主要的两个玩家还是Achronix和Flex Logix。这两家的eFPGA产品有着非常明显的区别。

首先，Achronix本身即为客户提供FPGA硬件芯片，同时供应芯片组和eFPGA IP。Flex Logix是一家专门提供嵌入式FPGA IP的厂商，从经营模式上来看，Flex Logix的客户非常集中，只有芯片设计公司，使用者是懂FPGA的IC设计工程师。但是Achronix的使用者既有使用FPGA的系统设计工程师，也有采用其eFPGA IP的芯片工程师。因此产品从一开始就会有很大的区别。

市场上的FPGA芯片厂商通常每3年发布新一代FPGA芯片，主要根据芯片制造制程的更新换代周期而定。“所有最新的晶圆厂制程、最早的代工客户，肯定会是FPGA芯片。因为相较于SoC，FPGA的复杂度相对简单，生产制造也容易得多，代工厂可以在早期将产品良率拉高。”简捷告诉《电子工程专辑》记者这个芯片制造业的“潜规则”。

随着FPGA客户需要用上不同的DSP/RAM，因此FPGA芯片里被加入了不同的LUT模组、DSP模组以及RAM模组等。甚至是不同的ARM CPU核心，将FPGA芯片变成了异质的SoC。

在这些FPGA芯片供应商中，Achrnoix选择同时提供芯片硬件和eFPGA。而Altera、Xilinx和Lattice等公司则按兵不动，继续留在FPGA芯片市场，不对外提供eFPGA IP。

Flex Logix最近宣布成为TSMC IP Alliance成员，这是TSMC在eFPGA IP的唯一成员，已经可用的TSMC制程包括40LP/ULP、28HPM/HPC、16FFC/FF+/12FFC 以及7nm等。

“客户采用我们的eFPGA IP进行设计，规模范围从100 LUT至200K LUT，数百到数千的用户 I/O，可支援任何类型的RAM，以及选择我们提供的DSP加速器。”简捷说，Flex Logix提供两个小核心EFLX 150 Logic\EFLX 150 DSP，Array范围 150 - 3.7K LUT4s， 和两种大核心EFLX 4K Logic\EFLX 4K DSP，阵列规模从4K - 200K LUT4s。

大小核心还可以任意组合排列，芯片设计工程师可以在芯片中做灵活的使用和布线。

支援不同的金属堆叠，这可以给客户的芯片设计上带来非常大的灵活性，而不会让客户做重新的金属层的布局，去修改GDS档，做更多的验证，面临潜在的设计风险。

简捷最后对《电子工程专辑》记者解释说，“随着我们跟客户接触得越多，发掘出来的应用也越来越多。在物联网(IoT) MCU中，由于这是非常细分化的市场，一颗MCU需要连接不同的感测器，而感测器的介面有很多种，所以客户需要预留一些可程式设计的模组。在人工智慧(AI)和机器学习也是如此，在储存控制器领域，市场上的记忆体不断推出新的标准，控制芯片如何满足新的存储标准，他们需要在芯片中也加入可程式设计的模组。无线领域，由于5G标准未最终确定，并且每个市场的标准也不尽相同，在SoC中预留可程式设计的模组，既只增加适当的成本，又保留的芯片的灵活性，还抢到了最早期的市场和客户。”

随着新兴市场的涌现，以及先进芯片制造制程的成本越来越高，在设计中采用FPGA做原型机是一种通用的做法，同时在设计中加入eFPGA IP模组的新芯片方式，预计在晶圆代工厂的支持下将会不断涌现。