FPGA的江湖
可编程逻辑器件，PLD（Programmable Logic Device），是一种由用户根据需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。目前主要有两大类型：CPLD（Complex PLD）和FPGA(Field Programmable Gate Array)。它们的基本设计方法是借助于EDA软件，用原理图、状态机、布尔表达式、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，最后用编程器或下载电缆，由目标器件实现。生产PLD的厂家很多，但最有代表性的PLD厂家为Xilinx与Altera，于是二者之间的故事便构成了FPGA的江湖。
Xilinx公司的主流产品由Spartan、Virtex以及Coolrunner系列组成，Altera公司的主流产品则由Cyclone、Stratix以及MAX系列。通常来说，在欧洲用Xilinx的人多，在日本和亚太地区用ALTERA的人多，在美国则是平分秋色。全球FPGA产品80%以上是由Altera和Xilinx提供的。可以讲Altera和Xilinx共同决定了PLD技术的发展方向。
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自从新千年，FPGA的制造工艺达到90nm后，FPGA本身的地位从逻辑胶合者的配角身份转移到信号处理、高速传输以及嵌入式应用的核心体之一，庞大的市场规模加速了Xilinx和Altera的竞争，不仅为PLD产业注入了强大的发展动力，也带来了N场好的比赛，让广大的业内人员直呼过瘾。
这两个最大的器件商竞争很激烈，天天比拼，日日较劲；其实在我看来，几乎任何一个技术，两家都互相渗透，而且几乎每个层次的应用，都能互相找到替代产品。以前Altera炫耀自己的PLL硬核可完成小数分频，Xilinx马上就有了自身的DLL以及DCM模块。Xilinx展示了集成的PowerPC处理器，Altera就在芯片里内嵌DSP核。Xilinx标榜自己使用90nm工艺，Altera则宣布不久即量产90nm工艺。Xilinx强调自己的65nm产品领先对手赢得市场青睐，Altera便立刻宣布自己45nm工艺的种种先进之处。最近，Altera力推SOPC方案，强力打造Nios II软核，Xilinx则不动声色的祭出MicroBlaze，并获得诸多大奖；此外，还包括吉比特传输、大规模芯片等全方位的对抗。整体上看来，个人感觉Xilinx芯片的性价比更高，但软件的使用复杂度高于Altera。
在让消费者受益的芯片价格上，Altera和Xilinx亦是环环相扣，针锋相对。Altera强调Cyclone系列，Xilinx即推出更低价的Spartan 3系列，且一发不可收拾，连续丢出3/3E/3A/3N/3AN。说不定，明天笔者起床时，就会听到Altera也推出一系列此成本的cyclone XXX器件。
其实，决定价格根本因素还是看产品的工艺和生命周期。比如Xilinx最新的Virtex-5系列65nm工艺，肯定要比90nm工艺的Virtex 4系列的尺寸要小，这样不但硅片成本降低，而且成品率会提高，测试费用也会较少。在产品逐渐稳定成熟后，价格就基本上只和硅片相关了。很明显，同样大小的芯片，价格主要就差在了研发成本上。从生产角度来看，代工厂做FPGA和做ASIC没啥区别。有意思的是，Altera的代工厂TSMC（台积电）与Xilinx的代工厂UMC（台联电）和TOSHIBA（东芝），亦为彼此的“冤家”，这也是这个行业特有的生态集群现象吧。
笔者在刚刚结束的IIC China2008展会上听取了Altera关于其MAXII-Z系列零功耗CPLD的报告，该器件是专门针对解决便携式应用市场的功耗、封装和价格限制而设计开发的。和相竞争的传统宏单元CPLD相比，MAX II-Z器件具有6倍的密度和3倍的I/O资源优势，以相同甚至更低的功耗满足了设计人员对各种功能的需求，同时大大降低了电路板面积。而Xilinx的低功耗CPLD CoolRunner一直具备很低的动态功耗，在业界享有不错的口碑，再加上Xilinx的常规FPGA产品一直要比Altera的产品功耗低，因此对其相应的措施和产品拭目以待。但毫无疑问的是，二者之间必将又会掀起一场没有硝烟的战争，在较短的时间内，将低功耗芯片提升到一个前所未有的高度，最终受益的还是我们这些用户。
话转回来，相比之下，我个人更倾向于Xilinx产品，总觉得Xilinx的产品理念符合自己对硬件产品的认识和理解。需要强调的是，这里绝对没有贬低Altera的意思，因为笔者也只是PLD业界的一个普通使用者，远没有能力对任何公司发表评价，只是在此和社区同道好友相互分享一下个人体验。说句玩笑话，PLD的江湖就像电影《蛊惑仔》系列中的洪兴和东星的江湖一样，只有彼此的存在，才让江湖变得更加精彩；如果缺失了任何一家，必然会导致江湖的凄惨局面。这一切都印证了博弈论的观点：两个巨头是市场竞争的最佳平衡点，当一个不存在，另一个也就没有任何存在的理由了；而在一个飞速增长的行业之中，两个竞争对手都有可能取得共赢局面。
对于我们这些江湖中的旁观者——众多使用者而言，竞争使大家获得了利益。在项目立项中，有了大量的设计范例以供参考，挑选最切近的示例，并一步一步地跟进、模仿。如此，我们也在江湖中积累了阅历，时间久了，自然会成为威名赫赫的“大虾”！
北京邮电大学 田耘
