FPGA的特點和優(yōu)勢

·設計靈活，FPGA屬于硬件可重構的芯片結構，內(nèi)部具有數(shù)量豐富的可編程輸入輸出單元引腳及觸發(fā)器；

·適用便捷，F(xiàn)PGA是專用電路中開發(fā)周期最短、應用風險最低的器件之一（部分客戶無需投資研發(fā)即可獲得適用FPGA芯片）；

·并行計算，F(xiàn)PGA芯片內(nèi)部可按照數(shù)據(jù)包步驟數(shù)量搭建相對應的流水線，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)并行、流水線并行；

·高兼容性，F(xiàn)PGA可與CMOS等大規(guī)模集成電路兼容，進行協(xié)同工作。

基于上述特點，F(xiàn)PGA芯片早期作為ASIC芯片的半定制化電路替代品應用于部分場景中，近年來，隨著微軟、亞馬遜等頭部互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)不斷加大數(shù)據(jù)中心建設，F(xiàn)PGA芯片的應用范圍也不斷拓寬。

FPGA在靈活性、性能、功耗、成本之間具有較好的平衡性

相較于CPU，F(xiàn)PGA并行計算能力可提升運算速率并降低時延。CPU的本質(zhì)是利用大規(guī)模存儲器在時間維度內(nèi)復用處理單元，并在強大邏輯數(shù)據(jù)庫支持下實現(xiàn)更多應用邏輯，但同時也會失去處理單元的并行處理能力。

相較于GPU，F(xiàn)PGA在功耗和靈活性等方面具備優(yōu)勢。一方面，由于GPU采用大量的處理單元并且大量訪問片外存儲SDRAM，其計算峰值更高，同時功耗也較高，F(xiàn)PGA的平均功耗（10W）遠低于GPU的平均功耗（200W），可有效改善散熱問題；另一方面，GPU在設計完成后無法改動硬件資源，而FPGA根據(jù)特定應用對硬件進行編程，更具靈活性。機器學習使用多條指令平行處理單一數(shù)據(jù)，F(xiàn)PGA的定制化能力更能滿足精確度較低、分散、非常規(guī)深度神經(jīng)網(wǎng)絡計算需求。

相較于ASIC芯片， FPGA在項目初期具備短周期、高性價比的優(yōu)勢。ASIC需從標準單元進行設計，當芯片的功能及性能需求發(fā)生變化時或者工藝進步時，ASIC需重新投片，由此帶來較高的沉沒成本以及較長的開發(fā)周期；而FPGA包括預制門和觸發(fā)器，具有編程、除錯、再編程和重復操作等優(yōu)點，可實現(xiàn)芯片功能重新配置，因此早期FPGA常作為定制化ASIC領域的半定制電路出現(xiàn)，被業(yè)內(nèi)認為是構建原型和開發(fā)設計的較快推進的路徑之一。

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