FPGA的简介和入门——酒香不怕巷子深

这几天也是在学习FPGA，就写一篇关于FPGA的简单介绍，内容可能还不是很准确。

FPGA发展介绍

FPGA的英文全称是Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑阵列。1985年xilinx的创始人之一RossFreeman发明，但这几年FPGA的市场才开始膨胀发展。可以将FPGA的发展分为三个时段，1984-1991年是发明阶段，1992-1999年是扩张阶段，2000-2007年是累积阶段。

首款FPGA，即赛灵思XC2064，只包含64 个逻辑模块，每个模块含有两个3输入查找表 (LUT) 和一个寄存器。发明阶段由于成本过高应用面小，手动布线更适应于市场需求，FPGA的开发难度大，被PLD轻松吊打。到了扩张阶段，区域变得珍惜，设计自动化必不可少，SRAM，LUT的出现，让FPGA的供应商发现有了和ASIC和EDA竞争优势。到了累积阶段，摩尔定律的步伐使得FPGA变得更大，FPGA在通信行业销售迅速增加。

FPGA性能比较

80年代专用集成电路（ASIC）公司带来了定制集成电路，EPROM编程的可编程逻辑（PAL）已经开辟了市场。前期FPGA的单片成本远高于ASIC，但ASIC的功能涉及自定义掩膜技术。ASIC的客户要为掩膜工具支付前期的一次性工程（NRE）费用。随着集成器件的增加，单位芯片的开发周期不断延长。而FPGA，通过制造一种可以被广大客户使用的自定义硅设备，供应商摊平客户的NRE成本，不会对任何一个客户收取任何费用。

摩尔定律最终推动FPGA能力覆盖ASIC要求。ASIC第一次仿真很少是正确的，如今大规模的器件集成，晶圆的制造周期在几周或者几个月，芯片的重新调整修改都对公司的制造成本提出了更高的要求，二FPGA可以在几分钟内完成重做，因此不会因为错误而延误数周。

PAL的内部像内存的阵列存储结构，从制造角度是非常有效的。但一旦器件进行缩放，陈列的可编程点的数量随着输入数量的平方的平方增长，由此导致了延时的加剧，导致了效率的下降，而FPGA消除了提供的可编程的数组和阵列，相反，配置存储器单元分布在阵列周围以控制功能和布线。这种改变放弃了PAL结构的类似存储器阵列的效率，有利于架构的可扩展性。FPGA的架构由一系列可编程逻辑块组成，并与现场可编程开关互连。 FPGA的容量和性能不再受到阵列的二次增长和布线布局的限制。并不是每一个功能都是芯片的输出，所以容量可以随着摩尔定律而增长。

FPGA各个公司情况（国外为主）

国外主要是赛灵思（Xilinx）,阿尔特拉（Altera），莱迪思（Lattice），美高森美（Microsemi）。其中Xilinx和Altera市场占有率比较大。

Xilinx总部在美国加利福尼亚州圣何塞州。首创了现场可编程逻辑阵列技术，在全球拥有20000多客户，4000多专利。技术一直处于全球领先，精度达到14,16nm级别；Altera总部在美国加利福尼亚州圣何塞州。发明了全球首款可编程逻辑器件，世界上第一个PLD器件供应商成功开发第一个基于PC机的开发系统，推出业界第一款高性能28-nm Stratix V FPGA ，精度达到了14-16级别。全球范围有14000多客户。2015年6月2日以167亿美元交易价格被英特尔全资收购。

Lattice总部在美国俄勒冈州提供业界最广范围的FPGA,PLD器件及相关软件，包括现场可编程芯片，付，复杂的可编程逻辑器件，可编程混合信号产品，可编程数字互联器件，最终用户主要是通信，计算机，工业，汽车，医药，军事和消费市场的原始设备生产商Microsemi总部在美国加利福尼亚州尔湾市，是一家多元化半导体供应商，FPGA应用在航天，通讯，国防，安全和公共业市场

国内公司主要包括深圳市国微电子股份有限公司，西安智多晶微电子有限公司，广东高云半导体科技股份有限公司，上海安路信息科技有限公司，深圳市紫光同创电子有限公司，上海遨格芯微电子有限公司(AGM)，京微雅格（北京）科技有限公司。

FPGA的入门

现在Xilinx和Altera用的人比较多，FPGA的入门门槛现在还是比较高的，和以前学的单片机不一样，它是并行的理念。学习板适中就行，不需要太多功能，基本的能实现就行。

在短短三十多年时间，FPGA到现在需求越来越大，国内对FPGA相关人员的需求依旧很大，路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。