ic設計工程師選取fpga的幾點建議

究竟這些廠商提供的嵌入式FPGA IP （eFPGA）產品之間有沒有區別，區別大不大，做IC設計的工程師應該如何選擇？筆者日前就此請教了Flex Logix銷售總監簡捷，他作了回答，并提供了一份對比的表格，做了詳細的闡述。

簡捷表示，目前市場上eFPGA廠商最主要的兩個玩家還是Achronix和Flex Logix。這兩家的eFPGA產品對比有著非常明顯的區別。

表一：不同公司的eFPGA在設計規格上的不同之處。(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，從經營模式上來看，Flex Logix的客戶非常專一，只有芯片設計公司，用戶是懂FPGA的IC設計工程師。但是Achronix的用戶既有使用FPGA的系統設計工程師，也有采用他們的eFPGA IP的芯片工程師。因此產品從一開始就會有很大的區別。

表二：在后端設計上，不同eFPGA供應商的做法區別非常大。(來源：Flex Logix)

市場上的FPGA芯片廠商，通常會每3年發布新一代的FPGA芯片，主要是根據芯片制造工藝的更新換代周期而定?！八?a href="http://www.qd573.com/article/zt/" target="_blank">最新的foundry工藝，最早的代工客戶，肯定會是FPGA芯片。因為相比SoC來說，FPGA的復雜度相簡單，生產制造也容易得多，代工廠可以在早期將產品良率拉高?！焙喗莞嬖V電子工程專輯記者這個芯片制造行業的“潛規則”。

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芯片變成了異構的SoC。

在這些FPGA芯片供應商中，Achrnoix選擇同時提供芯片硬件和eFPGA。而Altera、Xilinx和Lattice等公司則按兵不動，繼續保留在FPGA芯片市場，不對外提供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做設計，規模范圍從100 LUTs至200K LUTs，數百到數千的用戶 I/O，可支持任何類型的RAM，以及選擇我們提供的DSP加速器?！焙喗菡f，Flex Logix提供兩個小核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，芯片設計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計上帶來非常大的靈活性，而不會讓客戶做重新的金屬層的布局，去修改GDS文件，做更多的驗證，面臨潛在的設計風險。

Flex Logix對外公布的客戶有SiFive, DARPA, Harvard，Sandia等。

簡捷最后對電子工程專輯解釋說， “隨著我們跟客戶接觸得越多，我們發掘出來越來越多的應用。在物聯網MCU中，由于這是非常細分化的市場，一顆MCU需要連接不同的傳感器，而傳感器的接口有很多種，所以客戶需要預留一些可編程的模塊。在人工智能和機器學習也是如此，在存儲控制器領域，市場上的存儲器不斷推出新的標準，控制器芯片如何滿足新的存儲標準，他們需要在芯片中也加入可編程的模塊。無線領域，由于5G標準未最終確定，并且每個市場的標準也不盡相同，在SoC中預留可編程的模塊，既只增加適當的成本，又保留的芯片的靈活性，還搶到了最早期的市場和客戶?！?/p>

隨著新興市場的涌現，且先進芯片制造工藝的成本越來越高后，在設計中采用FPGA做原型機是一種通用的做法，同時在設計中加入eFPGA IP模塊的新的芯片方式，預計在晶圓代工廠的支持下，今后會不斷涌現出來。