三大FPGA廠商競相發新品，應用點各有側重

作者 王瑩

　　2017年2月，春節剛過，三大FPGA公司不約而同地在京舉辦新聞發布會，宣布它們或顛覆或創新的產品，例如Xilinx宣布面向5G推出RFSoC，把ADC模擬等功能也集成進SoC，16nm工藝;被Microsemi收購7年的原Actel公司FPGA業務部門推出了28nm中密度FPGA，進軍接入網、無線基礎設施等市場;2015年底被Intel收購的原Altera部門推出了Cyclone 10，支持10G收發器，20nm工藝，面向汽車、工業自動化等。

Xilinx發布射頻級模擬技術，實現5G無線顛覆性技術突破

　　All Programmable技術和器件的企業Xilinx公司宣布通過在其16nm全可編程( All Programmable)MPSoC 中集成射頻(RF)級模擬技術，面向5G無線實現顛覆性的集成度和架構突破。Xilinx通訊市場總監Harpinder S Matharu稱：“Xilinx全新的All Programmable RFSoC 消除了分立數據轉換器，可將5G Massive-MIMO和毫米波無線回傳應用的功耗和封裝尺寸削減50%~75%。”

　　大規模2D天線陣列系統對提升5G所需的頻譜效率和網絡密度都很關鍵。制造商正在尋找各種新方法，以滿足嚴格的商業部署要求。由于All Programmable SoC集成了高性能ADC和DAC，無線電和無線回傳單元現在能滿足以前無法實現的功耗和封裝尺寸要求，同時還能提高通道密度。此外，RFSoC器件具有高度的靈活性，可支持制造商簡化設計和開發周期，從而滿足5G部署的時間表。

　　集成式16nm RF數據轉換技術包括：1)直接RF采樣，能簡化模擬設計，提高精確度，減小封裝尺寸，并降低功耗;2)12位ADC最高支持4GSPS，實現高的通道數量，而且支持數字下轉換;3)14位DAC最高支持6.4GSPS，實現高的通道數量，而且支持數字上轉換。

Microsemi低功耗的成本優化FPGA系列，用于接入網、無線基礎設施、國防和工業4.0

　　Microsemi宣布提供全新成本優化PolarFire 現場可編程邏輯器件(FPGA) 產品系列，在中等密度范圍FPGA器件中具備了業界最低功耗、12.7 Gbps串化/解串 (SerDes)收發器，以及領先的安全性和可靠性(圖2)。該 FPGA產品系列適合廣泛的應用范圍，涵蓋有線 接入 網絡和 蜂窩基礎設施、國防 和 商用航空 市場，以及包括工業 自動化和物聯網 (IoT)市場的工業 4.0應用。

　　Microsemi副總裁兼業務部經理Bruce Weyer表示：“非易失性FPGA器件首次具備了全部已知好處，其明確的功耗和成本優勢超越了帶有10 Gpbs收發器的SRAM FPGA器件，從而提供了必要的差異性，在滿足客戶不斷變化的需求的同時填補了市場空白。

　　通過PolarFire FPGA器件，Microsemi公司FPGA器件潛在市場擴大至超過25億美元的規模，同時涵蓋低端和中階FPGA市場區間，此外，新產品系列的創新特性支持其在通信基礎設施市場實現持續增長。

　　現今的蜂窩基礎設施和有線接入網絡正在面對快速轉型，一方面必須為客戶提供兆兆字節 (terabytes) 的高價值內容，同時降低運營和資產支出花費，以及減少其熱消耗和碳排放。PolarFire FPGA器件提供最低功耗的10Gbps端口，為日益增多的聚合業務提供了高成本效益的帶寬處理能力。全新FPGA系列還可以應對市場日益增多的現實網絡安全威脅問題，以及基于深亞微米SRAM的FPGA器件的配置內存所面臨的單事件翻轉(SEU)相關的可靠性問題。

Intel面向工業和汽車市場推出全新多功能FPGA

　　為支持日益增多的物聯網(IoT)應用，Intel發布了Cyclone 10 系列FPGA，分為Cyclone 10 GX和Cyclone 10 LP兩類，可滿足設計團隊的不同需求。

　　不同于其他低成本FPGA，Cyclone 10 GX支持10G收發器和硬浮點DSP。相比前一代Cyclone，它可將性能提升2倍。其市場包括注重高性能I/O和核心速度的市場。使用領域包括工業機器視覺和智能城市應用，以支持監控停車場、道路和橋梁等。Cyclone 10 GX還非常適合支持專業視聽技術，如視頻流應用。

　　針對把成本和功耗作為設計決策關鍵要素的應用，Cyclone 10 LP是理想的解決方案。這些系統使用的FPGA密度通常小于75K LE，FPGA通常用于芯片到芯片的橋接，或是微處理器的I/O擴展。Cyclone 10 LP還可以在汽車視頻處理應用中用于后視攝像頭和傳感器融合，通過車內多個傳感器收集車輛行駛時的數據，，幫助更全面了解車輛行駛情況。

　　“Cyclone 10與Intel公司的整體戰略相符。”Intel PSG部產品營銷與策劃副總裁Alex Grbic稱，“PSG部門受Intel大生態圖影響，此圖涉及從萬物到云端，Cyclone 10被定義在用于萬物和渠道端(如圖3)。”

點評：FPGA廠商各有去向

　　三家公司的產品分別面向高、中、低市場。在應用方面，Xilinx推出的RFSoC針對性最強——5G通信設備市場。相比之下，Intel Cyclone 10是低端產品，面向萬物互聯的客戶端，適用面最廣。在創新方面，三家公司各有特色，Xilinx憑借其ARM核SoC處理器，在RF模擬方面進行了新的拓展;Microsemi的亮點是第一次采用了28nm工藝;而Intel FPGA主要在產品的性能/成本比方面下了很大功夫，主要為了符合Intel的全局戰略，例如Intel以往在物聯網的高端即云端實力雄厚，因此用Cyclone 10來加強中低端實力。

　　Microsemi第一次問世28nm FPGA，使其FPGA器件中具備了業界最低功耗、12.7 Gbps串化/解串 (SerDes)收發器，進軍中等密度FPGA市場。Microsemi前兩年收購了PMC-Sierra，拓展了通信市場，此番Microsemi FPGA被7年雪藏后復出，以增強通信與工業市場實力。

　　過去FPGA界主要有兩大兩小：兩大巨擎Xilinx和Altera以高密度和先進制程在前方華山論劍，兩小將Actel和Lattice都是反熔絲FPGA架構，在后面短兵相接。如今，Lattice側重消費類電子，其他三家也各有各的Niche Market(利基市場)，形成了暫時的差異化和和平氛圍。

　　沒有不散的筵席。FPGA廠商今天似乎都各有各的去向，少了往日的硝煙彌漫。這到底是好，還是不好呢?這是否是半導體產業整合時代的一個必經之路呢?總之，年年歲歲花相似，歲歲年年的FPGA還真不同!

本文來源于《電子產品世界》2017年第2期第75頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。