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CSDN|一场由FPGA触发的芯片战争


CSDN|一场由FPGA触发的芯片战争
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导读：本文是作者于2019年9月在斯坦福大学进行的三个小时讨论的摘要 。 这篇文章结合了Zilog、Altera、Xilinx、Achronix、Intel、IBM、斯坦福、麻省理工、伯克利大学、威斯康星大学、Technion、Fairchild、贝尔实验室、Bigstream、谷歌、DEC、SUN、诺基亚、SRI、日立、Silicom、Maxeler技术、VMware、施乐PARC、思科等组织在FPGA领域的经验 。 这些组织不负责内容 ， 但可能在某种程度启发了作者们的兴趣 ， 以使他们在FPGA领域经历了丰富多彩的旅程 。头图 | CSDN 下载自东方 IC 出品 | CSDN（ID：CSDNnews） FPGA（现场可编程门阵列）自诞生以来就一直在冲击着专用集成电路（ASIC ， Application Specific Integrated Circuit)芯片界的神经 。 在20世纪80年代中期 ， RossFreeman和他的同事从Zilog手中购买了这项技术 ， 并着手创办了针对ASIC仿真和教育市场的Xilinx 。 （Zilog出自埃克森美孚石油公司 ， 因为在20世纪70年代 ， 人们已经开始担心石油会在30年后枯竭 ， 这一点在今天仍然适用） 。 同时 ， Altera也以类似的技术为核心成立 。FPGA是由电路编程的芯片 ， 支持“仿真”该电路 。 这种仿真的运行速度比使用ASIC实现的实际电路运行速度慢--它的时钟频率更慢 ， 使用更多的功率 ， 但它可以每隔几百毫秒重新编程一次 。制作ASIC的人们一开始先使用FPGA来仿真ASIC ， 然后再将它们进行掩码处理并批量制造 。 英特尔、AMD和许多其他公司在制造芯片之前都会使用FPGA来仿真芯片 。
触动电信业的神经电信行业一直是FPGA的主要用户 。 电信标准不断变化 ， 建造电信设备非常困难 ， 因此首先提供电信解决方案的公司往往会占领最大的市场份额 。 由于ASIC需要很长时间才能完成 ， FPGA提供了一个捷径 。 电信设备的最初版本一般采用FPGA ， 但FPGA高昂的价格引发了冲突 。 尽管FPGA的价格对ASIC仿真市场无关紧要 ， 但对电信行业而言 ， 芯片的价格却很重要 。 许多年前 ， AT＆T和朗讯制造了自己的FPGA ， 称为ORCA（优化的可重配置单元阵列） ， 但就硅片的速度或尺寸而言 ， 它们与Xilinx或Altera相比不具有竞争力 。如今 ， 华为已成为FPGA的最大客户 。 华为两年前即提供了世界上最早的5G电信设备解决方案 ， 相较于其他供应商处于明显优势 ， 但中美之间最近的紧张关系很可能会导致产于美国的FPGA影响华为提供5G电信设备 。
FPGA价格触及神经早期 ， FPGA被用于SDR（软件定义的无线电）——在同一时间建立多个不同标准的无线电通信 ， 本质上是一部讲多种语言的单一电话 。 这一次 ， FPGA挑动了一个巨大的神经 。SDR技术的实施方式存在分歧 。 商业供应商开发了经济高效的解决方案 ， 如今地球上的每个基站都有SDR技术 。 另一方面 ， 在国防界 ， SDR是由大型国防承包商建造的 ， 他们用有利可图的传统产品线来建造 。 其结果是基于FPGA的无线电产品价格非常高 ， 以至于美国部分国防市场对使用FPGA产生了持续的过敏反应 。接下来 ， FPGA试图在DSP（数字信号处理器）和嵌入式市场中发展 。 在角落里有一些微处理器的FPGA开始出现 。 销售这些新型FPGA的压力太大 ， 以至于如果客户拒绝新的芯片系列 ， 它们将被列入黑名单 ， 有时甚至会拒绝提供服务好几个月 。 鉴于FPGA产品具有巨大的覆盖率和知识产权层而无法降低其价格 ， 因此 ， 发展FPGA市场的压力一直是巨大的 ， FPGA公司征服新市场失败的规模也是如此 。【CSDN|一场由FPGA触发的芯片战争】
触动HPC和数据中心的神经在过去的几年里 ， FPGA一直试图在HPC（高性能计算）和数据中心市场发展 。 2017年 ， 微软宣布在数据中心使用Altera FPGA ， 而英特尔则收购了Altera 。 2018年Xilinx公司宣布其“数据中心优先”战略 ， Xilinx首席执行官在众多分析师面前宣布Xilinx不再是一家FPGA公司了 。 这可能是一种轻微的戏剧化表现 ， 但从历史上看是有关联的 。在高性能计算机和数据中心使用FPGA时 ， 目前的主要障碍是布局和布线——运行专有FPGA供应商软件将电路映射到FPGA元件所花费的时间 ， 在大型FPGA和高速CPU服务器上 ， 布局和布线需要长达三天 ， 而且很多时候即使在使用三天后 ， 很多软件仍无法解决映射问题 。


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