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eFPGA技术:过去、现在和未来

文章作者:Majeed Ahmad

EFPGA技术非常通用，类似于搁板的FPGA芯片，为ASIC和SOC设备带来逻辑重新配置性。

嵌入式FPGA（EFPGA）的时间终于到来，这是从它的筹码达到无线基础设施，人工智能（AI），智能存储，甚至成本敏感的微控制器中的曲折。作为芯片（SOC）子系统的系统 - 就像CPU或DSP一样 - 它动态重新配置硬件逻辑，尺寸范围为1,000到500,000个查找表（LUT）。

对于这种新兴的可编程技术的有利度，经济日报在Flex Logix技术的IP销售，营销和解决方案架构的副总裁Andy Jaros讲话。Flex Logix是在2014年创立的作为IP公司，声称提供高密度FPGA面料，以方便逻辑重新配置性，而无需设计工程师进行赫尔库利的工作。

我们通过询问Jaros关于这项技术的起源的贾罗斯来了讨论。Jaros是一个半导体行业老兵，带有职业道路，从臂上跨越摩托罗拉和Synopsys。

历史:没那么快

eFPGA的概念有一个曲折的历史，可以追溯到20世纪90年代。半导体业内人士一直在讨论将lut集成到asic中以获得额外的灵活性。然而，与具有健壮工具链的FPGA不同，工具的缺乏是在芯片中实现嵌入式FPGA IP的主要障碍。

Jaros回忆起几十年来创建了EFPGA面料的要求。“旧半导体公司的一些人表示，他们曾经在约20到30年前这样做，但他们实施的嵌入式FPGA的方式占地面积了。”

传统的FPGA使用网格互连，并且FPGA中的80％的区域由互连拍摄。Flex Logic联合创始人Cheng Wang开发了一个与网格互连相比，将该区域的一半的层次结构互连。反过来，又提供了重要的区域和成本效益。EFPGA IP供应商还要求从其互连实现90％的利用率;另一方面，在离散FPGA中使用的网格互连，我们看到了近70％的利用率。

图1eFPGA可以很容易地针对各种总线尺寸进行优化。来源:Flex Logix

现在:生意很好

EFPGA技术非常通用，因为它的支持跨度从非常小的实例到各种应用的大型实例。一种像搁板的FPGA芯片一样工作的EFPGA，可以在几天内提供任何尺寸的阵列。

Jaros称:" ASIC公司对我们的吸引力很大。"将FPGA功能集成到ASIC中，可以在系统级提高性能，降低功耗和成本。”这使得设计工程师可以完全放弃FPGA，或者根据应用程序需求使用更便宜的FPGA。

Jaros还指出，传统上使用FPGA的系统公司开始与他们的ASIC合作伙伴一起探索EFPGA IP。它允许系统房屋留在中间堆栈的较低级别上。此外，虽然市场需求快速变化，但是系统房屋等汽车OEM和Tier 1的虽然等待了一年以添加新功能。“因此，一些RTL可配置性比10年前更有意义。”

此外，还有一些更高端的mcu开始集成硬件加速器，无论是用于神经网络人工智能处理还是专有代码加速。这些场景通常使用16000到20000个lut。接下来，Jaros看到了来自混合信号公司的更多兴趣。Jaros说:“在数字方面唯一改变的是国家机器。因此，混合信号设计人员正在寻找eFPGAs，以增加状态机的可配置性，而不必投资于MCU和完整的软件工具流程。”

图2Flex Logix的eFPGA基于EFLX 4K，有两个版本:全逻辑或带有一些倍数累加器(mac)的大部分逻辑。来源:Flex Logix

未来：与离散FPGA的竞争

人们对eFPGA业务的普遍看法是，它将对独立的FPGA部分构成威胁。然而，英特尔和Xilinx正在做的是开发复杂的产品。“英特尔和Xilinx正在进入更大的FPGA空间，以支持超大规模的数据中心，为此，他们正在FPGA周围添加硬件CPU子系统，”Jaros说。“我不认为eFPGA会影响英特尔和Xilinx，因为他们销售的是大型、昂贵、功能丰富的fpga。”

他补充说，EFPGA业务非常互补。“我们已经与Xilinx和英特尔人交谈，他们根本没有看到任何冲突。”这也是因为重新配置性跨度跨越各种行业细分市场的要求，因此可能与传统FPGA公司可能没有太多冲突。