ic設(shè)計(jì)工程師選取fpga的幾點(diǎn)建議

究竟這些廠商提供的嵌入式FPGA IP （eFPGA）產(chǎn)品之間有沒有區(qū)別，區(qū)別大不大，做IC設(shè)計(jì)的工程師應(yīng)該如何選擇？筆者日前就此請(qǐng)教了Flex Logix銷售總監(jiān)簡(jiǎn)捷，他作了回答，并提供了一份對(duì)比的表格，做了詳細(xì)的闡述。

簡(jiǎn)捷表示，目前市場(chǎng)上eFPGA廠商最主要的兩個(gè)玩家還是Achronix和Flex Logix。這兩家的eFPGA產(chǎn)品對(duì)比有著非常明顯的區(qū)別。

表一：不同公司的eFPGA在設(shè)計(jì)規(guī)格上的不同之處。(資料來源：Flex Logix)

首先，Achronix自身有向客戶提供FPGA硬件芯片，同時(shí)還提供Chiplet和eFPGA IP。Flex Logix是一家專門提供嵌入式FPGA IP的廠商，從經(jīng)營(yíng)模式上來看，F(xiàn)lex Logix的客戶非常專一，只有芯片設(shè)計(jì)公司，用戶是懂FPGA的IC設(shè)計(jì)工程師。但是Achronix的用戶既有使用FPGA的系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師，也有采用他們的eFPGA IP的芯片工程師。因此產(chǎn)品從一開始就會(huì)有很大的區(qū)別。

表二：在后端設(shè)計(jì)上，不同eFPGA供應(yīng)商的做法區(qū)別非常大。(來源：Flex Logix)

市場(chǎng)上的FPGA芯片廠商，通常會(huì)每3年發(fā)布新一代的FPGA芯片，主要是根據(jù)芯片制造工藝的更新?lián)Q代周期而定?！八?a href="http://wenjunhu.com/article/zt/" target="_blank">最新的foundry工藝，最早的代工客戶，肯定會(huì)是FPGA芯片。因?yàn)橄啾萐oC來說，F(xiàn)PGA的復(fù)雜度相簡(jiǎn)單，生產(chǎn)制造也容易得多，代工廠可以在早期將產(chǎn)品良率拉高?！焙?jiǎn)捷告訴電子工程專輯記者這個(gè)芯片制造行業(yè)的“潛規(guī)則”。

隨著FPGA客戶需要用上不同的DSP/RAM，因此FPGA芯片里被加入了不同的LUTs模塊、DSP模塊以及RAM模塊等。甚至是不同的ARM CPU核，將FPGA芯片變成了異構(gòu)的SoC。

在這些FPGA芯片供應(yīng)商中，Achrnoix選擇同時(shí)提供芯片硬件和eFPGA。而Altera、Xilinx和Lattice等公司則按兵不動(dòng)，繼續(xù)保留在FPGA芯片市場(chǎng)，不對(duì)外提供eFPGA IP。

Flex Logix最近宣布成為了TSMC IP Alliance成員，這是TSMC在eFPGA IP的唯一成員，已經(jīng)可用的TSMC工藝包括有40LP/ULP、28HPM/HPC、16FFC/FF+/12FFC 以及7nm工藝。

“客戶采用我們的eFPGA IP做設(shè)計(jì)，規(guī)模范圍從100 LUTs至200K LUTs，數(shù)百到數(shù)千的用戶 I/O，可支持任何類型的RAM，以及選擇我們提供的DSP加速器?！焙?jiǎn)捷說，F(xiàn)lex Logix提供兩個(gè)小核EFLX 150 LogicEFLX 150 DSP，Array范圍 150 - 3.7K LUT4s， 和兩種大核EFLX 4K LogicEFLX 4K DSP，ARRAY SIZES FROM 4K - 200K LUT4s。

大核小核還可以任意組合排列，芯片設(shè)計(jì)工程師可以在芯片中做靈活的使用和布線。

支持不同的metal stack，這可以給客戶的芯片設(shè)計(jì)上帶來非常大的靈活性，而不會(huì)讓客戶做重新的金屬層的布局，去修改GDS文件，做更多的驗(yàn)證，面臨潛在的設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)。

Flex Logix對(duì)外公布的客戶有SiFive, DARPA, Harvard，Sandia等。

簡(jiǎn)捷最后對(duì)電子工程專輯解釋說， “隨著我們跟客戶接觸得越多，我們發(fā)掘出來越來越多的應(yīng)用。在物聯(lián)網(wǎng)MCU中，由于這是非常細(xì)分化的市場(chǎng)，一顆MCU需要連接不同的傳感器，而傳感器的接口有很多種，所以客戶需要預(yù)留一些可編程的模塊。在人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)也是如此，在存儲(chǔ)控制器領(lǐng)域，市場(chǎng)上的存儲(chǔ)器不斷推出新的標(biāo)準(zhǔn)，控制器芯片如何滿足新的存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，他們需要在芯片中也加入可編程的模塊。無線領(lǐng)域，由于5G標(biāo)準(zhǔn)未最終確定，并且每個(gè)市場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)也不盡相同，在SoC中預(yù)留可編程的模塊，既只增加適當(dāng)?shù)某杀荆直Ａ舻男酒撵`活性，還搶到了最早期的市場(chǎng)和客戶?！?/p>

隨著新興市場(chǎng)的涌現(xiàn)，且先進(jìn)芯片制造工藝的成本越來越高后，在設(shè)計(jì)中采用FPGA做原型機(jī)是一種通用的做法，同時(shí)在設(shè)計(jì)中加入eFPGA IP模塊的新的芯片方式，預(yù)計(jì)在晶圓代工廠的支持下，今后會(huì)不斷涌現(xiàn)出來。