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近日，FPGA主要廠(chǎng)商之一賽靈思公司推出領(lǐng)域目標設計平臺（參加賽靈思同時(shí)推出六大領(lǐng)域優(yōu)化開(kāi)發(fā)套件），旨在幫助開(kāi)發(fā)人員在FPGA 設計時(shí)專(zhuān)注于產(chǎn)品創(chuàng )新與差異化，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。賽靈思全球營(yíng)銷(xiāo)與業(yè)務(wù)發(fā)展產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)總監Brent Przybus和亞太區市場(chǎng)與應用總監張宇清專(zhuān)程來(lái)到北京，向媒體介紹賽靈思公司和FPGA的發(fā)展狀況，以及領(lǐng)域目標設計平臺如何簡(jiǎn)化設計、縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間。 張宇清介紹說(shuō)，FPGA可編程的應用領(lǐng)域非常廣泛。除了工業(yè)、通信和消費類(lèi)傳統領(lǐng)域以外，還有一些新的領(lǐng)域。如綠色IT，很多太陽(yáng)能控制等項目開(kāi)始在使用FPGA；云計算是一個(gè)熱門(mén)話(huà)題，如果要提升計算能力，單單提升總頻已經(jīng)不夠了，這恰恰為FPGA的發(fā)展提供了空間。 
圖一：FPGA進(jìn)入新的應用領(lǐng)域 賽靈思公司成立于1984年，迄今已有25年歷史，當前市場(chǎng)份額超過(guò)51%，與去年持平，張宇清稱(chēng)這個(gè)數目比業(yè)界其他所有FPGA廠(chǎng)商的總合還要多。賽靈思的專(zhuān)利數已經(jīng)從去年的1300多項增加到現在的超過(guò)2000項，超過(guò)2萬(wàn)個(gè)客戶(hù)。工藝方面，目前賽靈思65納米線(xiàn)寬產(chǎn)品超過(guò)98%，45納米的Virtex-6是業(yè)界第一個(gè)45納米FPGA。張宇清稱(chēng)，現在基本確定未來(lái)五年不大會(huì )有其他公司推出45納米的產(chǎn)品，所以Virtex-6是唯一一個(gè)45納米的低成本FPGA。 單就FPGA來(lái)說(shuō)，賽靈思的市場(chǎng)份額高達53%，亞太地區（包括中國）占整體營(yíng)收的35%，這個(gè)比重超過(guò)以往任何時(shí)期，與北美地區相同。從市場(chǎng)分布來(lái)看，通信占46%，工業(yè)和其他占31%。Virtex-6和Spartan-6是最新一代的器件，從下個(gè)月開(kāi)始量產(chǎn)。Virtex-6是高端器件，Spartan-6是大批量的器件。 傳統上，FPGA一般都應用于比較小的市場(chǎng)。FPGA未來(lái)的任務(wù)就是占領(lǐng)主流市場(chǎng)。目前FPGA的主要應用領(lǐng)域如圖2所示，主要集中在通信、工業(yè)、數據處理、汽車(chē)和消費等終端市場(chǎng)。
圖2：FPGA的終端應用市場(chǎng) 張宇清介紹說(shuō)，賽靈思是第一家針對設計人員推出FPGA軟件的公司。過(guò)去，所有的設計人員使用相同的軟件，無(wú)論是DSP工程師、軟件工程師還是系統工程師，他們使用的都是同一個(gè)軟件。賽靈思現在推出門(mén)針對邏輯設計人員而設置的軟件、針對嵌入式設計人員的軟件、針對DSP算法開(kāi)發(fā)人員的軟件，他們不需要了解太多的FPGA的架構，但是依然能夠做FPGA設計。然后是系統集成工程師，他可能為了完成整個(gè)系統的集成必須了解每一個(gè)領(lǐng)域，無(wú)論是嵌入式還是DSP。最后是針對軟件開(kāi)發(fā)人員，他們一般比較熟悉C語(yǔ)言而不是HDL語(yǔ)言，使用賽靈思新的軟件，他們也可以發(fā)揮他們的設計能力。 目標設計平臺是賽靈思于今年2月份提出的一個(gè)理念。目標設計平臺與通常的參考設計、開(kāi)發(fā)板不同，它能夠讓設計人員更接近他的實(shí)際設計內容。有了這個(gè)平臺，設計人員僅需花30%的時(shí)間做FPGA設計，而把大部分時(shí)間用于差異化設計，讓客戶(hù)有更多的時(shí)間專(zhuān)注于產(chǎn)品創(chuàng )新，縮短設計時(shí)間。 FPGA領(lǐng)域在不斷擴張，最大的原因也是因為先進(jìn)的工藝成本不斷提高，造成結果是，必須有非常大的市場(chǎng)支持才能使巨額投資得到有效回報。所以，目前除手機等幾個(gè)特大應用領(lǐng)域之外，其他領(lǐng)域越來(lái)越多地轉向FPGA。標準芯片是FPGA非常強大的競爭對手，但張宇清認為兩者的互補性多于競爭。 張宇清說(shuō)，可編程邏輯可以幫助中國公司的創(chuàng )新。當中國的客戶(hù)使用定制芯片的時(shí)候，IP核掌握在國外公司手里；但如果使用FPGA的話(huà)，這些IP核是屬于中國公司的。作為創(chuàng )新平臺，FPGA非常有效、非常實(shí)在，因為它可以用最先進(jìn)的工藝讓好的設計理念迅速得以實(shí)現，降低了國內中小客戶(hù)的風(fēng)險，讓這些中小設計公司得以健康發(fā)展。 賽靈思6月份的時(shí)候推出目標設計平臺的基礎平臺。所謂基礎平臺是指這個(gè)平臺可以支持廣泛的應用�，F在推出的是專(zhuān)用領(lǐng)域的目標設計平臺，分別針對DSP、嵌入式和連接這三個(gè)專(zhuān)用領(lǐng)域。這個(gè)平臺的優(yōu)勢在于，它讓一些以前沒(méi)有用過(guò)FPGA的人可以接觸到FPGA。連接和嵌入式套件已經(jīng)推出，DSP套件將于明年1月份推出。 這些專(zhuān)用套件盒子里包括FPGA、FMC或嵌入式設計和一個(gè)演示設計。盒子里還包括軟件套件，可以支持不同的開(kāi)發(fā)流程，嵌入式或者高速連接的。跟以往賽靈思所推出的參考設計或6月份推出的基礎平臺不同，這次整個(gè)參考設計更接近最終產(chǎn)品本身，或者說(shuō)客戶(hù)可以直接把這個(gè)參考設計量產(chǎn)。它是非常接近量產(chǎn)的一種參考設計。 這些套件包含完整的文檔、源代碼和IP核。兩個(gè)套件分為高端的Virtex-6（紅色的盒子）和Spartan-6（藍色的盒子）。針對不同應用（如無(wú)線(xiàn)電、工業(yè)控制、車(chē)載等）都可以使用嵌入式環(huán)境，其中Virtex-6是LX240T，Spartan-6是LX45T。下圖為嵌入式目標參考設計的框圖，綠色部分是硬核，咖啡色部分是它所帶IP軟核，每一個(gè)軟核都可以支持應用，但是也少不了一個(gè)處理器，它支持不同的操作系統，不論是硬件還是軟件的開(kāi)發(fā)工程師，都可以開(kāi)盒即用，拿到盒子就可以馬上做設計了。
圖3：嵌入式目標參考設計 Przybus先生介紹了一個(gè)實(shí)際案例。這是一家開(kāi)發(fā)通信產(chǎn)品的印度客戶(hù)，他們要做一個(gè)報頭壓縮功能，他們過(guò)去用處理器來(lái)實(shí)現，后來(lái)發(fā)現數據量太大，系統已經(jīng)不堪重負。于是他們來(lái)找賽靈思，希望通過(guò)FPGA來(lái)實(shí)現。 嵌入式設計目標設計平臺讓他們使用FPGA如同使用定制芯片一樣。下圖右邊是賽靈思提供的參考設計，左邊黃色部分是客戶(hù)自己的一個(gè)創(chuàng )新設計。他們可以不需要去做我們提供的處理器的部分，而專(zhuān)注他們設計的部分，這樣可以將他們整個(gè)設計周期縮短兩個(gè)月。如果用傳統的做法，他們必須要做處理器的初始化，然后才能開(kāi)發(fā)軟件。在嵌入式目標設計平臺支持下，他們可以馬上進(jìn)行軟件的設計。
圖4：采用嵌入式設計目標設計平臺加速產(chǎn)品開(kāi)發(fā) 連接的套件跟嵌入式套件非常相似的。連接目標套件有一個(gè)設計模塊，當中有賽靈思提供的設計，也有賽靈思的伙伴西北邏輯公司提供的。西北邏輯提供DMA部分，這個(gè)重要的IP核與連接的IP核共同提供一個(gè)完整的PCIe協(xié)議�；赩irtex的一個(gè)千兆以太網(wǎng)的橋接當中就有該公司提供的IP核，客戶(hù)設計的時(shí)候可以借助這個(gè)目標設計平臺，不需要購買(mǎi)IP，直接采用參考設計就可以了（量產(chǎn)時(shí)需付費）。 Przybus做了一個(gè)演示。設想一個(gè)不具備FPGA知識的人，他用處理器做機頂盒的設計，今天剛剛買(mǎi)來(lái)這個(gè)盒子。他打開(kāi)盒子之后看到里面有的簡(jiǎn)單介紹，告訴他怎么連接這個(gè)板子。他把這個(gè)板子直接接到電視上（不通過(guò)計算機）。計算機跟板子之間有一條以太網(wǎng)線(xiàn)，模擬電腦是通過(guò)上網(wǎng)來(lái)連接的。在板子上有一個(gè)服務(wù)器，鍵入這個(gè)服務(wù)器的IP地址就可以訪(fǎng)問(wèn)它了。這塊板子就像網(wǎng)絡(luò )的服務(wù)器。FPGA充當網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器的功能，代替處理器。一般來(lái)說(shuō)FPGA是要經(jīng)過(guò)配置才能啟動(dòng)，但這個(gè)人不懂FPGA，他只要打開(kāi)就可以應用了。 賽靈思提供的開(kāi)發(fā)軟件支持軟件工程師常用的C語(yǔ)言。在賽靈思提供的軟件里，不單看到傳統HDL語(yǔ)言，也可以看到C語(yǔ)言原代碼。如果軟件開(kāi)發(fā)人員不懂得HDL語(yǔ)言，他可以直接修改C語(yǔ)言的部分，然后他可以直接在板子上，通過(guò)FPGA操作看到修改的結果。 傳統硬件工程師也可以方便地使用這個(gè)平臺。硬件工程師熟悉模塊。賽靈思的開(kāi)發(fā)界面有很多模塊和線(xiàn)路圖。傳統的做法需要寫(xiě)一個(gè)代碼，把它生成到FPGA里面，然后看結果對不對�，F在不用這樣了。比如他要增加一個(gè)接口，他把想要的接口直接拉過(guò)來(lái)就可以了，兩秒之后加載完畢，然后定制接口，在板子上連接到什么地方，你打開(kāi)一個(gè)圖，整個(gè)FPGA作為一個(gè)處理器，跟周?chē)涌谝粋�(gè)界面實(shí)際看到的情況，都是非常完整的可以看到的，基本上這個(gè)設計已經(jīng)做完了，沒(méi)有看到任何代碼編譯。 |
