接近2007年底的时候，经常听到业内人士对电子行业这半年来的负面评价。通信业行业的不景气，使许多半导体公司的股票都在下跌，消费类电子市场虽然火爆，但其竞争的残酷性导致半导体公司费劲心血但利润极低。通过调整、整合、收购、分离等方式，更加专注在自己更擅长的领域，是半导体公司摆脱困境的主要方式。“展望整个半导体市场，只有 FPGA 是黑暗中的亮点。”这句话虽然夸张，却也不无道理。这两年来，FPGA的价格、 功耗 在不断降低，同时性能越来越高，加上它灵活的可编程特性，非常适合目前对成本、功耗、产品个性化和快速上市的苛刻要求。过去，FPGA以其复杂庞大的架构，主要定位于电信市场等对速度、性能要求很高的领域。而现在，FPGA已经可以应用到更广泛的领域中去了，高端消费类电子、HDTV、PDA、医疗、安防等。面对新的一年，我们非常想听听FPGA业界的专家们谈谈他们对这个欣欣向荣的产业的感想与期望。我们采访的专家有：赛灵思公司亚太区市场营销董事郑馨南和亚太区DSP高级产品行销经理林鸿瑞， ALTEra公司产品和企业市场副总裁Danny Biran，Actel 公司亚太区总经理赖炫州。
2007年FPGA在技术和市场上取得的重大成果
赛灵思公司亚太区市场营销董事郑馨南指出，从技术角度来说，FPGA技术在2007年出现的变化主要有以下两点：
a)FPGA正在推动工艺的发展，新的工艺技术帮助所有客户降低成本。
b)面向解决方案的FPGA开发
看来降低成本、低功耗和推出面向解决方案的FPGA技术，这是业界的共识。Altera公司产品和企业市场副总裁Danny Biran也认为，在器件的新应用上，FPGA功耗和成本结构的改进起到了非常重要的作用。2007年，赛灵思、Altera、Actel都在低成本、面向解决方案的开发上做出了成绩。
赛灵思采用65nm新工艺的Virtex-5系列四个平台中三个平台的15款器件实现量产。这些器件在性能和密度方面取得了前所未有的进步。赛灵思还推出了新型低成本SPARTAN-DSP系列和新一代完整的 嵌入式 处理解决方案，大力推动FPGA在DSP和嵌入式领域的发展。
Altera针对低功耗，同时对体系结构和生产工艺进行改进，其高端StratixⓇ III FPGA能够用于高性能计算领域，而低成本CycloneⓇ III FPGA用于软件无线电，MaxⓇ IIZ CPLD则适合便携式应用。
Actel则推出了多项创新的可编程逻辑解决方案，包括现场可编程门阵列 (FPGA)、高性能知识产权(IP) 核、功率优化的软件开发工具、FPGA基础硬件平台和和小型封装产品，都对功耗、成本作了特别优化。
2008年FPGA的潜力市场
郑馨南认为，2008年FPGA的潜力市场有以下几个：
无线通信：随着全球无线基础设施持续从原有标准迁移到TD-SCDMA 和 LTE（长期演化）技术，半导体行业总体上呈现增长趋势。这一应用需要极高性能的数据处理和DSP能力——这是高性能FPGA的理想应用之一。
汽车领域：辅助驾驶应用正在飞速增长。此前只有在高端豪华车型中才有的电子辅助驾驶系统正在普及到主流汽车市场中。市场分析人士预计驾驶辅助系统的需求在2007年到2012年期间将增长5倍。
平板显示：电子行业中另一个增长最快的领域，这主要得益于价格的持续下降以及政府大力推行数字规划项目。FPGA在支持这些显示技术背后的众多关键技术方面扮演了关键角色。平板显示市场成为赛灵思公司快速增长的市场之一。根据iSuppli的数据，全球LCD和PDP电视的出货量到2009年将达到近8000万台。
便携式电子设备：制造商不断向市场推出新产品，移动设备也为PLD带来巨大的机会。今天的设计人员越来越多地将视野转向ASIC和ASSP的固定架构之外，以充分利用可编程逻辑内在的设计灵活性和上市时间优势。PLD现在可以同时满足这一快速增长的移动设备市场对成本和功耗方面的苛刻要求。
Danny Biran的看法也相当一致：通信、消费类、汽车、工业、广播和高性能计算都是FPGA能够大显身手的领域。例如，通信中的毫微微基站就是很有发展潜力的新应用领域。消费类生产商利用FPGA的可编程能力，应对消费者需求的变化，突出自己的产品优势。汽车领域也同样如此，车内信息娱乐系统发展很快，促使设计人员寻找能及时推出产品的灵活解决方案。FPGA非常适合这些应用。高性能计算也是FPGA新的应用领域。在这些应用中，FPGA被用作服务器协处理器来提高性能，同时降低功耗。
Actel 公司亚太区总经理赖炫州认为，通信、医疗、消费类电子、工控、汽车全部都是FPGA的潜力市场。根据市场研究机构Gartner Dataquest指出，2010年仅PLD市场就将增长到67亿美元。这些预测数据是考虑到消费、工业和汽车等一直被视为非传统FPGA领域对PLD的广泛采纳而估算出来的。Actel的低功耗非易失性技术目前主要应用于三个关键市场领域：以价值为基础的FPGA(如针对消费电子、工业、汽车和通信领域的ProASIC3、ProASIC3L和IGLOO系列产品)、可编程系统芯片(如针对消费、工业、汽车和通信领域的Fusion FPGA)以及系统关键器件(如用于军事和航天领域的RTAX-S)。
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FPGA 的 功耗 优化进程
郑馨南：赛灵思一直致力于降低功耗。 2007年，赛灵思不断通过工艺改进、领域优化等方式，持续地达到消费电子不同应用处理器运算量所需要的功耗。比如Virtex-5和Virtex-4比起来功耗降低了75%。2008年，赛灵思将基于对客户需求的不断研究， 继续通过工艺发展、领域优化等方式，持续推动FPGA功耗的不断降低。
Danny Biran：在高端FPGA领域，ALTEra的可编程功耗技术使Stratix III器件比前一代功耗低50％。Cyclone III也是一款65nm低成本FPGA，采用了TSMC的LP (低功耗)工艺。为满足便携式应用市场的需求而推出的零功耗Max IIZ CPLD，采用了创新的查找表(LUT)逻辑结构，同时实现了非易失和瞬时接通特性，打破了传统宏单元CPLD在功耗、体积和成本上的局限。
赖炫州：基于闪存的FPGA在降低功耗方面取得了出色的成绩，其主要优势如下：由于不需要外部配置器件 (即EEPROM)，故不存在启动配置功率；当系统处于闲置状态时，低功耗模式可进一步降低系统总功耗；支持1.2V 和 1.5V工作电压，可大幅节省功耗；功率驱动布局功能降低动态功率达30% 之多。
FPGA在 嵌入式 领域的应用成果和发展前景
郑馨南：2007年，赛灵思公司极大增强了嵌入式处理解决方案的处理能力，在包括处理器、外设和系统架构等所有方面进行全面升级，还通过嵌入式开发套件（EDK）所提供的直观硬件和软件设计工具极大地简化了这些解决方案的使用。11月推出的新一代嵌入式处理解决方案，在范围广泛的多种应用领域，为设计人员提供增强的系统级性能、更大的灵活性和更高的设计环境生产力。2008年在嵌入式领域，赛灵思将继续为包括军事、航空航天、工业和消费等领域提供最佳的平台。
Danny Biran：对宽带的需求使可编程逻辑成为DSP和嵌入式应用的最佳选择。Altera的Nios II嵌入式处理器是Altera为嵌入式应用准备的软核处理器，能够帮助FPGA设计人员迅速开发最适合的处理器系统，其定制处理器内核、外设、存储器接口和定制硬件外设满足了系统独特的需求。
赖炫州：Actel对嵌入式领域的多个方面有着强烈的兴趣。
处理器技术：Actel在FPGA中实现业界标准32位处理器技术以满足各种嵌入式应用需求，如IGLOO 或 ProASIC3 FPGA 或 Fusion PSC能够缩短设计时间及降低系统级芯片设计的成本门槛。
便携式存储：Actel与合作伙伴联手提供三个不同的平台，展示如何将存储控制器和接口编程到FPGA中，并与Marvell PXA 和 Freescale i.MX等业界领先的处理器共同协作。
针对嵌入式应用的系统管理：Actel在2007年8月宣布推出可以实现智能系统和功率管理的参考设计。该设计结合了混合信号Fusion可编程系统芯片(PSC)与优化的可配置CoreABC微控制器，使用一小部分Fusion器件的逻辑单元 (tiles) 便可提供完整的系统管理解决方案。
未来1-2年里FPGA厂商面临哪些挑战
郑馨南：未来各种智能化应用对半导体技术提出的挑战包括单个芯片集成10亿以上晶体管的能力，大量的3D实时计算能力，以及数字处理能力，更高的可编程能力。这推动了对可编程和可扩展计算平台的需要。这些平台必须能够提供可观的实时计算能力以及低功耗性能，远远超过现有处理器的水平。面对不断增长的数字信号处理的需求，FPGA将越来越多地处于此类高性能可编程平台的核心中。
Danny Biran：随着半导体行业向更小工艺尺寸的迈进，器件成本和复杂度也随之提高。在很多应用中，设计人员无法满足ASIC和ASSP的总成本要求。这为FPGA带来了机遇，使我们能够帮助设计人员发挥小工艺尺寸的功耗和性能优势，同时迅速将产品推向市场，降低总成本。
赖炫州：随着世界变得越来越电子化，电子行业的主要任务是着手降低功率应用中各部分的能源使用率。Actel认为功率至关重要。因此，我们着重强调创新性高功效技术的开发和提供，以期解决目前设计人员所面临的功率问题。在未来数年内，功率仍将是关键性问题，Actel将继续致力于此。
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FPGA 在中国市场的应用前景
郑馨南：目前在中国市场，FPGA技术主要应用在传统的通信及消费电子领域。在未来2到4年内，赛灵思把重点放在以下应用领域：TD-SCDMA，平板电视、便携消费电子。再之后，中国对FPGA的第二波应用浪潮将集中在汽车电子、测试测量和工业控制。
Danny Biran：在中国，ALTEra的FPGA技术在很多应用领域都受到了广泛欢迎，包括通信、消费类和医疗等。9月份， StratixⓇ II高性能FPGA被清华大学采用来开发中国最近通过的数字多媒体广播地面(DTMB，也称为DMB-TH)国家数字电视广播标准。
本文关键字：拓展 DSP/FPGA技术，单片机-工控设备 - DSP/FPGA技术
