FPGA芯片：“鱼”和“熊掌”不可兼得

　　电子发烧友网核心提示：随着设计规模和FPGA容量越来越大，设计也会越来越困难。对于FPGA芯片而言，既想要高性能、大容量、低功耗，又惦记着设计难度不能太大。这肯定是不可能的！古话说的好：鱼和熊掌不可兼得，说的就是这个道理。所以说，在提高FPGA容量和性能的时候，设计难度必然会越来越大。

　　低端产品对FPGA成本和功耗的要求会更加苛刻，高端产品对其性能要求会更高;集成RISC CPU的SOC FPGA芯片应用会更加广泛。FPGA容量的不断增大会带来很多好处，比如产品的功能更多、集成度更高、通信系统的带宽更大、端口更多、单位成本更低等。

　　大容量FPGA提升设计难度

　　与此同时，随着设计规模和FPGA容量越来越大，设计也会越来越困难，主要表现在以下几个方面;一是设计本身的复杂性导致项目团队成员增加，设计周期变长，验证的复杂性也会大大增加，回归次数变多，收敛时间变长，项目质量更难以控制等情况;二是FPGA的布局布线更加困难，特别是对于复杂的大型设计，时序收敛的时间越来越长，需要在设计初期由经验丰富的工程师对芯片的布局和管脚的布局进行合理规划，并且对代码质量和工具也提出了更高的要求;三是随着FPGA芯片封装的增大以及速率越来越高，对PCB的布线也提出了更高的要求。为了应对这些挑战，FPGA厂家和EDA工具厂商除了不断改进工具，也在大力推动FPGA设计人员更加重视设计方法学，从设计方法学入手解决大规模FPGA设计带来的挑战。

　　应用FPGA进行设计主要体现在三个方面：第一，可以推出定制化、差异化的产品，这一点对于小型创新型企业尤为重要，想要在同巨型企业竞争中占据一席之地必须有自己鲜明特色的产品;第二，可以跟踪最新的协议和标准，快速推出新产品，在市场上抢占先机;第三，随着FPGA的规模越来越大，产品的集成度会大大提高，单芯片系统将会是未来的大趋势，集成度的提高可以显著提高系统的可靠性并降低成本。

　　应用需求呈现多样化趋势

　　近几年，随着FPGA设计技术的普及以及FPGA性能的提升和成本的降低，FPGA的应用领域越来越多，从最初应用的芯片原型设计、通信设备制造领域等逐渐向视频监控、工业自动化、汽车电子甚至消费类电子领域扩展，FPGA的应用需求呈现出越来越多样化的趋势。当前，晨晓公司主要提供通信领域FPGA设计和解决方案，包括基于FPGA的Ethernet、SDH/PDH、MPLS-TP、GPON、EPON、10GEPON、PWE3等差异化和定制化的低成本解决方案。

　　随着人们对通信带宽的需求越来越大，新的通信标准也会不断推出和发展，FPGA在通信领域的应用需求也会越来越多，甚至在某些领域取代ASIC芯片。

　　当前，由于技术本身和商业方面的原因，对于FPGA的应用带来限制的主要表现在三个方面：一是功耗较高，在节能环保成为当今世界主旋律的背景下，FPGA限制了很多应用;二是成本依然较高，特别是对于中小型企业来说，由于采购FPGA芯片的成本很高，限制了很多创新型小企业使用FPGA的积极性;三是FPGA的设计门槛相对较高，对于电子工程师来说，如果FPGA设计就像单片机一样容易，FPGA应用的前景将会无限宽广。

　　未来FPGA的应用会越来越多样化，应用领域和范围会越来越广泛;低端产品对FPGA成本和功耗的要求会更加苛刻，高端产品对FPGA的性能会要求更高;集成RISC CPU（软核或硬核）的SoC FPGA会应用更加广泛。晨晓公司目前也正在将Xilinx最新的ZYNC系列FPGA芯片（集成ARM双核）应用到自己的产品中以提高产品的集成度和降低成本。