当FPGA越来越像SoC,FPGA跟ASIC还有啥区别

2018-06-08 09:59:38 来源:EEFOCUS
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随着处理器被添加到传统FPGA中,可编程性被添加到ASIC中,FPGA和ASIC的分界线日益模糊。

FPGA变得比之前更加流行了。现在的FPGA不再只是查找表(LUT)和寄存器的简单组合了,它已经成为系统探索的架构,以及验证未来ASIC设计架构的桥梁。

从基本的可编程逻辑器件到复杂的SoC器件,当今的FPGA家族阵营极其庞大。在包括汽车和其它应用的AI、企业网络、航空航天、国防和工业自动化等各种应用领域,FPGA使得芯片制造商可以在必要时以更新的方式部署实施系统。在这种标准、协议和最佳实现仍然在探索中,而且要求具备成本竞争力的新兴市场中,FPGA的灵活性至关重要。

 


这就是赛灵思决定在其Zynq FPGA中添加ARM内核以创建FPGA SoC的原因所在,Aldec市场总监Louie de Luna表示。“最重要的是,供应商已经改进了工具流程吗,这使得人们对Zynq产生了很大的兴趣。他们的SDSoC开发环境看起来很像C语言,对开发人员很友好,因为应用程序通常是用C语言编写的。他们将软件功能放到开发环境中,允许用户将这些功能分配到具体的硬件上。”

其中有些FPGA不只是像SoC,他们本身就是SoC。

“他们可能包含多个嵌入式处理器、专用计算引擎、复杂接口以及大容量存储器等,”OneSpin Solutions综合验证产品专家Muhammad Khan说。 “系统架构师规划并使用FPGA的可用资源,就像他们在ASIC上所做的那样。设计团队使用综合工具将他们的System Verilog、VHDL或System C RTL代码映射到基础逻辑元素中。对于大部分设计过程来说,专门针对FPGA或ASIC或全定制芯片的设计差异正在减少。”

ArterisIP首席技术官Ty Garibay非常熟悉这一演变。“赛灵思2010年开始在Zynq上实践这种路线,他们定义了一款产品,把ARM SoC的硬宏纳入到了当时现有的FPGA中,”他说。 “然后,Altera招募了我做基本上同样的事情。它的价值主张在于许多客户都想要SoC子系统,但是SoC的特性尤其是处理器那部分并不适合综合到FPGA中。将这种级别的功能嵌入到实际的可编程逻辑中令人望而却步,因为它几乎用尽了整个FPGA的资源。但是它可以作为整个FPGA芯片的一小部分或一小部分,作为一个硬性的功能而存在。虽然你没有为SoC提供真正可重构逻辑的能力,但是它们可以通过软件编程,以这种方式改变功能。”

“这意味着,这种结构可以同时具备软件可编程功能、硬宏和硬件可编程功能,他们可以一起工作,”他说。 “这类期间有一些相当理想的目标市场,尤其是在低成本的汽车控制领域,在这种系统中一般都会以中等性能的微控制器搭配FPGA,现在客户会说,‘我现在可以将整个功能放到FPGA芯片的硬宏上,以减少电路板空间,减少BOM并降低功耗。’”

这也符合过去30年FPGA的发展趋势。最初的FPGA只是可编程结构和一组I/O。随着时间的推移,内存控制器、SerDes、RAM、DSP和HBM控制器都慢慢地被硬化了。

Garibay说:“FPGA供应商一直在继续增加芯片面积,同时也在继续增加越来越多的硬逻辑,这些逻辑被相当大比例的客户群普遍使用。现在,这些硬逻辑转变成软件可编程器件。在ARM SoC之前添加的大多数东西都是不同形式的硬件,主要与I/O有关,但也包括DSP,DSP有足够的应用计划,因此,通过将DSP硬化,可以节省可编程逻辑门。”

 

 
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