开发者玩FPGA器件，这几个点不可不知！
时间：10-02
整理：3721RD
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芯片是智能产品的核心，以FPGA来实现智能应用，具有非常大的优势，可以很轻松地进行各种修改或升级，以便在最短时间内支持新的智能算法。随着智能产品的广泛应用，FPGA进入崭新的黄金时代。
那么，如何选择FPGA器件?
FPGA器件的选用同其它通用逻辑器件不同，除考虑器件本身的性能外，软件工具也很重要。
目前市场上已有的FPGA器件生产厂家有20多个，而设计软件除生产厂家自行研制的软件外还有50多种。FPGA器件的价格已经不菲，更不用说设计软件的价格，所以如何选用合适的FPGA器件，不只是一件一次性的工作，还涉及到设计软件的选用以及今后进一步下作的开展。
首先，工程师应该根据自身的技术环境、技术条件、使用习惯等选择一种合适的软件工具，同时要兼顾EDA技术的发展。
其次，工程师可根据设计的需要确定选择哪一类FPGA器件。如果用于航天、军事领域，反熔丝技术的一次编程型FPGA是首选；如果要完成多种算术运算，或是要求在较高速度下，FPGACPLD是较好的选择；而对于功能复杂的时序逻辑电路而言，标准门阵列单元型的FPGA具有集成度高、保持灵活和功耗低的优点。
再者，选定某一厂家的产品，生产同类器件的厂家很多，一般依据以下准则进行选择。
1
选择有设计软件支持的厂家的芯片，这样可减少资本投入，降低成本；
2
选择产品设计性能改进有余量的。如果所选择的芯片是某一厂家产品中容量最大，或是速度最高的，那么一但设计需要改进，则有可能在该厂家的芯片中再选不出合适的来了；
3
设计应用的延续性和可扩展性。如果所选厂家的产品具有很大的局限性，则有可能仅仅适用于很少一部分设计，从而造成设计软件投入上的浪费；
4
选择性能价格比最优的。尽管像Xilinx 、Altera（已经被Intel收购）这样的器件生产厂家都在通过降价来作市场宣传，大多数FPGA芯片的价格还是比较高的，所有在满足上述准则的情况下适当考虑价格也是有必要的。
FPGA器件的发展非常快，上面的建议是从市场的角度出发对市场份额较大、行业内目前处于领先地位的部分厂家进行的，具有一定的代表性，但不是十分全面。只有不断跟踪这一领域的技术发展和市场动态才能对FPGA产品有更加全面、不断更新的认识，在今后的设计中更好地利用FPGA，以提高产品的设计水平。
另外，笔者觉得尽量选择一个公司的产品很重要。如果在整个电子系统中需要多个FPGA器件，那么尽量选择一个公司的产品。这样的好处不仅可以降低成本，而且降低开发难度。因为开发环境和工具是一致的，芯片接口电平和特性也一致，便于互联互通。
很多第一次接触FPGA的设计师在芯片选型的时候都有过这个疑问。其实Altera与Xilinx位于美国的同一座城市，人员和技术交流都很频繁，因此产品各有的优势和特色，很难说清楚谁好谁坏。
在全球不同的地区，这两家公司的FPGA芯片产品的市场表现会有所差别。在中国市场，两家公司可以说是平分秋色，在高校里面Altera的客户会略多一些。针对特定的应用，两个厂家的产品目录里面都可以找到适合的系列或者型号。比如，针对低成本应用，Altera公司的Cyclone系列和Xilinx公司的Spartan3系列是对应的。针对高性能应用，Altera公司的StraTIx系列和Xilinx公司的Virtex系列是对应的。所以，最终选择那个公司的产品还是看开发者的使用习惯。
FPGA市场前景如何?
工程师都知道FPGA由六部分组成：可编程输入输出单元、基本可编程逻辑单元、嵌入式块RAM、丰富的布线资源、底层嵌入功能单元和内嵌专用硬核。
自Xilinx在1984年创造出FPGA以来，这种可编程逻辑器件凭借性能、上市时间、成本、稳定性和长期维护方面的优势，在通信、医疗、工控和安防等领域占有一席之地，在过去几年也有极高的增长率。而近几年，由于云计算、高性能计算和人工智能的繁荣，拥有先天优势的FPGA的关注度更是到达了前所未有的高度。
2014年，全球FPGA市场总规模达到50亿美金，其中，中国的市场份额有15亿美金，中国市场占全球市场的三分之一。分析机构预计2015年至2020年全球FPGA市场的年复合增长率为9%，到2020年，全球FPGA市场规模将达84亿美金。
目前FPGA正处于一个加速增长的市场势态中，增长幅度远大于其他芯片市场；同时，FPGA行业平均毛利可观，据市场数据分析表明其行业平均毛利大于60%。FPGA行业也需要更大的市场规模，以吸引更多的使用者。随着FPGA产量逐步增加，成本的进一步降低，其市场份额将会持续增大。
借助由GPU、FPGA和其他智能引擎等协处理器与CPU一起组成的异构计算平台来提升计算性能，已成为当下学术界和工业界的研究热点。异构计算作为一种特殊的并行计算方式，能够根据每个计算子系统的结构特点为其分配不同的计算任务，在提高计算性能、能效比和实时性保障方面体现出传统架构所不具备的优势，逐渐在各种计算需求量较大的场合得到应用。
比如英特尔通过Xeon+FPGA平台和XeonPhi系列产品来推动异构计算的实施。新的Arria10系列FPGA和SoC功耗比前一代FPGA和SoC低40%，具有业界唯一的硬核浮点数字信号处理（DSP）模块，其速率高达每秒1.5万亿次浮点运算（1.5TFLOPS）。
小结
随着人工智能领域的演进非常快速，具备可重组以及支持所有形式链接等优势的FPGA，可以很轻松地进行各种修改或升级，以便在最短时间内支持新的人工智能算法。一些大规模工作负载的扩展（如机器学习，某些网络功能）吸引了越来越多的人关注。
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那么，如何选择FPGA器件?
FPGA器件的选用同其它通用逻辑器件不同，除考虑器件本身的性能外，软件工具也很重要。
目前市场上已有的FPGA器件生产厂家有20多个，而设计软件除生产厂家自行研制的软件外还有50多种。FPGA器件的价格已经不菲，更不用说设计软件的价格，所以如何选用合适的FPGA器件，不只是一件一次性的工作，还涉及到设计软件的选用以及今后进一步下作的开展。
首先，工程师应该根据自身的技术环境、技术条件、使用习惯等选择一种合适的软件工具，同时要兼顾EDA技术的发展。
其次，工程师可根据设计的需要确定选择哪一类FPGA器件。如果用于航天、军事领域，反熔丝技术的一次编程型FPGA是首选；如果要完成多种算术运算，或是要求在较高速度下，FPGACPLD是较好的选择；而对于功能复杂的时序逻辑电路而言，标准门阵列单元型的FPGA具有集成度高、保持灵活和功耗低的优点。
再者，选定某一厂家的产品，生产同类器件的厂家很多，一般依据以下准则进行选择。
1
选择有设计软件支持的厂家的芯片，这样可减少资本投入，降低成本；
2
选择产品设计性能改进有余量的。如果所选择的芯片是某一厂家产品中容量最大，或是速度最高的，那么一但设计需要改进，则有可能在该厂家的芯片中再选不出合适的来了；
3
设计应用的延续性和可扩展性。如果所选厂家的产品具有很大的局限性，则有可能仅仅适用于很少一部分设计，从而造成设计软件投入上的浪费；
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选择性能价格比最优的。尽管像Xilinx 、Altera（已经被Intel收购）这样的器件生产厂家都在通过降价来作市场宣传，大多数FPGA芯片的价格还是比较高的，所有在满足上述准则的情况下适当考虑价格也是有必要的。
FPGA器件的发展非常快，上面的建议是从市场的角度出发对市场份额较大、行业内目前处于领先地位的部分厂家进行的，具有一定的代表性，但不是十分全面。只有不断跟踪这一领域的技术发展和市场动态才能对FPGA产品有更加全面、不断更新的认识，在今后的设计中更好地利用FPGA，以提高产品的设计水平。
另外，笔者觉得尽量选择一个公司的产品很重要。如果在整个电子系统中需要多个FPGA器件，那么尽量选择一个公司的产品。这样的好处不仅可以降低成本，而且降低开发难度。因为开发环境和工具是一致的，芯片接口电平和特性也一致，便于互联互通。
很多第一次接触FPGA的设计师在芯片选型的时候都有过这个疑问。其实Altera与Xilinx位于美国的同一座城市，人员和技术交流都很频繁，因此产品各有的优势和特色，很难说清楚谁好谁坏。
在全球不同的地区，这两家公司的FPGA芯片产品的市场表现会有所差别。在中国市场，两家公司可以说是平分秋色，在高校里面Altera的客户会略多一些。针对特定的应用，两个厂家的产品目录里面都可以找到适合的系列或者型号。比如，针对低成本应用，Altera公司的Cyclone系列和Xilinx公司的Spartan3系列是对应的。针对高性能应用，Altera公司的StraTIx系列和Xilinx公司的Virtex系列是对应的。所以，最终选择那个公司的产品还是看开发者的使用习惯。
FPGA市场前景如何?
工程师都知道FPGA由六部分组成：可编程输入输出单元、基本可编程逻辑单元、嵌入式块RAM、丰富的布线资源、底层嵌入功能单元和内嵌专用硬核。
自Xilinx在1984年创造出FPGA以来，这种可编程逻辑器件凭借性能、上市时间、成本、稳定性和长期维护方面的优势，在通信、医疗、工控和安防等领域占有一席之地，在过去几年也有极高的增长率。而近几年，由于云计算、高性能计算和人工智能的繁荣，拥有先天优势的FPGA的关注度更是到达了前所未有的高度。
2014年，全球FPGA市场总规模达到50亿美金，其中，中国的市场份额有15亿美金，中国市场占全球市场的三分之一。分析机构预计2015年至2020年全球FPGA市场的年复合增长率为9%，到2020年，全球FPGA市场规模将达84亿美金。
目前FPGA正处于一个加速增长的市场势态中，增长幅度远大于其他芯片市场；同时，FPGA行业平均毛利可观，据市场数据分析表明其行业平均毛利大于60%。FPGA行业也需要更大的市场规模，以吸引更多的使用者。随着FPGA产量逐步增加，成本的进一步降低，其市场份额将会持续增大。
借助由GPU、FPGA和其他智能引擎等协处理器与CPU一起组成的异构计算平台来提升计算性能，已成为当下学术界和工业界的研究热点。异构计算作为一种特殊的并行计算方式，能够根据每个计算子系统的结构特点为其分配不同的计算任务，在提高计算性能、能效比和实时性保障方面体现出传统架构所不具备的优势，逐渐在各种计算需求量较大的场合得到应用。
比如英特尔通过Xeon+FPGA平台和XeonPhi系列产品来推动异构计算的实施。新的Arria10系列FPGA和SoC功耗比前一代FPGA和SoC低40%，具有业界唯一的硬核浮点数字信号处理（DSP）模块，其速率高达每秒1.5万亿次浮点运算（1.5TFLOPS）。
小结
随着人工智能领域的演进非常快速，具备可重组以及支持所有形式链接等优势的FPGA，可以很轻松地进行各种修改或升级，以便在最短时间内支持新的人工智能算法。一些大规模工作负载的扩展（如机器学习，某些网络功能）吸引了越来越多的人关注。
以下课程可免费试听C语言、电子、PCB、STM32、Linux、FPGA、JAVA、安卓等。
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