eFPGA的工作方式與FPGA芯片類似 其中有可編程互連

eFGPA最近幾年的到了IC設(shè)計(jì)者的關(guān)注，現(xiàn)在我所知道的供應(yīng)商包括七家：Achronix、Flex Logix、Menta、NanoXplore、Adicsys、QuickLogic、Efinix。

這七家公司基本囊括了3種商業(yè)模式和技術(shù)實(shí)現(xiàn)途徑，Achronix算是同時(shí)提供FPGA和eFPGA的公司、三家家法國(guó)公司Menta和NanoXplore和Adicsys則是提供軟IP eFPGA，F(xiàn)lex Logix的產(chǎn)品則全部是硬核eFPGA，QuickLogic也有用GloablFoundry工藝的硬IP，Efinix應(yīng)該也是硬IP但是首款產(chǎn)品還沒(méi)出來(lái)。

在Flex Logix的宣傳頁(yè)上節(jié)選翻譯了三種商業(yè)模式的對(duì)比：

這幾類公司各自有著先天的基因和后天的優(yōu)勢(shì)。

傳統(tǒng)的FGPA廠商進(jìn)入比較早，基本上每隔3年推新一代的FPGA，并進(jìn)行全定制電路設(shè)計(jì)，通常具有最大或接近最大數(shù)量的金屬層以便獲得最高密度的FPGA。但他們有一個(gè)顯著的限制，就是金屬層問(wèn)題。 FPGA公司通常用最大或接近最大的金屬層來(lái)設(shè)計(jì)他們的芯片，如果用戶想要一個(gè)不同的金屬堆棧，他們必須重新布線，可能需要4-6個(gè)月的時(shí)間，而且工程費(fèi)用很高。

至于提供軟IP的公司，密度比較低，所需硅片面積就比較大，所以現(xiàn)在一般不提供大陣列。另外他們兼容的金屬層數(shù)是沒(méi)有公開的。

Flex Logix是比較晚進(jìn)入的一家提供硬核IP的eFGPA公司。他們比較厲害的一個(gè)技術(shù)是把互連做的比較小，從而實(shí)現(xiàn)與全定制FPGA芯片的eFPGA基本相同的密度。

編輯注：嵌入式 FPGA (eFPGA) 的工作方式與 FPGA 芯片類似，其中有查找表，其中有可編程互連，其中的FPGA 結(jié)構(gòu)和Xilinx / Altera 的是一樣的結(jié)構(gòu)。

eFGPA適合用于哪些領(lǐng)域？扮演什么角色？

能輕松為ASIC/SoC增加靈活性，使得自己的產(chǎn)品適用面更廣，這是eFPGA吸引關(guān)注的重要原因。Flex Logic的銷售總監(jiān)簡(jiǎn)捷向EDN記者分享了現(xiàn)階段eFPGA的應(yīng)用領(lǐng)域，如下圖所示（另外還有軍工應(yīng)用）。他認(rèn)為eFGPA就是Solution for uncertainty.

我對(duì)圖中的存儲(chǔ)應(yīng)用表示很疑惑，簡(jiǎn)捷向EDN記者解釋道，“這也是我所沒(méi)有想到的一個(gè)應(yīng)用。事實(shí)上，是一些做SSD的客戶主動(dòng)找上門來(lái)，因?yàn)樵贔lash有變化的時(shí)候，他們的SSD controller需要針對(duì)不同批次進(jìn)行調(diào)整，比如加入FEC糾正算法來(lái)保證產(chǎn)品可靠性，加入eFGPA則很好的平衡了他們SSD controller的性能與成本?！碑?dāng)然這個(gè)需求主要是企業(yè)類SSD，而不是在消費(fèi)類SSD。

未來(lái)最大的應(yīng)用是物聯(lián)網(wǎng)和微控制器，物聯(lián)網(wǎng)的分散性使得一些SoC廠商服務(wù)系統(tǒng)廠商時(shí)會(huì)缺少一些靈活性，有可能一點(diǎn)點(diǎn)小需求/變化(如不同傳感器，不同無(wú)線標(biāo)準(zhǔn))滿足不了就會(huì)失去一個(gè)客戶，而加入一些低成本的小eFPGA就能最大程度的滿足更多用戶需求。

與物聯(lián)網(wǎng)需求相反，高端的需求來(lái)自AI/機(jī)器學(xué)習(xí)，這個(gè)領(lǐng)域面臨著算法的變化，同時(shí)卻是一個(gè)高計(jì)算需求的應(yīng)用，所以需要加入大的eFPGA滿足其要求。

另外一個(gè)是5G，大家搶著想賣5G（這個(gè)大部分需求是基站而非手機(jī)），而且28/16、甚至7nm的流片成本都很高，在標(biāo)準(zhǔn)未定之前加入eFPGA來(lái)快速搶占市場(chǎng)是個(gè)不錯(cuò)的主意。

工程師用eFPGA會(huì)遇到什么樣的挑戰(zhàn)？

說(shuō)了這么多，畢竟是個(gè)新東西，那么，工程師用eFPGA會(huì)碰到哪些問(wèn)題呢？

第一，時(shí)序怎么弄？簡(jiǎn)捷表示這是遇到的很多工程師關(guān)注的第一大問(wèn)題。集成硬核很容易，但是繼承后的Timing很難，因?yàn)椴煌诠鑃oC的時(shí)序是不變的，F(xiàn)PGA的時(shí)序是變化的，所以怎么匹配是個(gè)問(wèn)題。他指出，他們提供的都是經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的，Timing report都是根據(jù)硅的時(shí)序來(lái)的。 第二，可靠性和良率問(wèn)題。工程師在這方面也略有擔(dān)憂，但純邏輯的制程在這方面還是有優(yōu)勢(shì)的。 第三，測(cè)試手段。測(cè)試是個(gè)問(wèn)題，用戶需要多一些的用戶筆記來(lái)幫助自己設(shè)置、debug FPGA設(shè)計(jì)。不過(guò)eFPGA有個(gè)有意思的地方是，甚至可以用eFPGA來(lái)測(cè)整個(gè)芯片的信號(hào)，可以測(cè)完再配置為其他需要的文件。