叩持电子-为什么很多人从FPGA转IC前端岗?
原标题:叩持电子-为什么很多人从FPGA转IC前端岗?
很多入行不久的朋友潜意识里会认为FPGA是很高深的东西 , 能掌握FPGA的一定都是极其厉害的人 。
其实 , 这是一个误解 。
我们所讨论的FPGA只是基于已有的FPGA芯片去做后端排列组合的工作内容 , 而不是设计制造新的FPGA芯片 , 世界上能做这件事的公司屈指可数 。
在说明FPGA为什么转IC前端之前 , 需要明确一下概念 。
一、什么是FPGA?
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FPGA像是IC行业里的乐高(拼乐高很容易 , 造乐高就极难了) , 它由大量基本的单元构成 , 让你组成自己想实现的功能 。
FPGA:Field(现场)Programmable(可编程)Gate(逻辑门)Array(阵列)这其中凸显了大量的逻辑门单元 , 这些逻辑单元是可以在任何地方随时进行组装的 , 这是不是跟组装积木一样?
在硬件描述语言出现之前 , 电路是用门搭的 。
逻辑门单元是构成一切数字逻辑器件的基本单元 , 在数字世界里你想做任何事情、实现任何功能 , 都可以通过逻辑门的堆砌来实现 , 也就是说FPGA在数字领域里几乎无所不能 。
前些年某FPGA公司在宣传其产品是称之为“万能芯片” , 万能有些夸张 , 但FPGA高度灵活 , 理论上来讲 , 只要有足够的资源(积木数量足够多)几乎可以实现数字域的任何功能 , 受限的是速度、功耗以及系统的成本 。
二、FPGA和ASIC的区别和共通点
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有FPGA的自由组合 , 自然也有ASIC的量身定制 , 这二者的区别十分明显 。
1、作用ASIC——专用集成电路ASIC由IC设计人员根据特定的电路需求 , 设计专用的逻辑电路 , 在设计完成后生成设计网表 , 交给芯片制造厂家流片 。 在流片之后 , 内部逻辑电路就固定了 , 芯片的功能也就固定的 。
FPGA——现场可编程门阵列FPGA由Xilinx , Alter等器件厂家提供 , 设计人员只需要根据需求选择相应的器件 , 然后设计逻辑电路 , 并下载到FPGA器件中去 , 实现需求的电路功能 , 随时可以修改电路功能 。
2、适用性FPGA主要用于要求快速迭代或者小批量产品 , 或者作为ASIC的算法验证加速 。
ASIC用于设计规模大 , 复杂度比较高的芯片 , 或者是成熟度高 , 产量比较大的产品 。
3、成本小批量需求时 , 单片FPGA成本低于ASIC , 随着产品量的增加 , 单片ASIC成本逐步降低
4、功耗在相同工艺条件下 , FPGA要大于ASIC 。 FPGA , 尤其是基于占用大量硅面积的、每个单元六个晶体管的静态存储器(SRAM)的查寻表(LUT)和配置元件技术的FPGA , 其功耗要比对等的ASIC大得多 。
5、速度FPGA内部是基于通用的结构 , 根据RTL设计选择内部布局布线 , 当然通用必然导致冗余 。
ASIC是根据设计需求 , 最优化cell逻辑资源 , 并且做到最优布局走线 , 降低走线延迟和CELL延时 。 显而易见 , FPGA在适用性、普遍性、成本、功耗、速度等等方面都难以与ASIC竞争 。
至于共通点 , 需要了解掌握FPGA应当具备以下能力:
1、需要有数字逻辑的设计思想:针对任意一项具体的功能 , 如何组合你器件内的单元来实现 , 需要哪些单元?如何连接这些单元?各个单元之间连接的先后顺序如何?
2、一套从头到尾执行的设计环境(FPGA厂商提供的编译工具-Lattice的Diamond、Intel的Quartus、Xilinx的Vivado)
3、一种连接你的逻辑思维和机器操作之间的沟通工具-设计语言(原理图、Verilog、VHDL等等) 。
而设计思想和语言工具在ASIC上也是所必须的 , 说白了大家都要写Verilog , 很多地方自然互通 。
三、FPGA转IC前端的原因
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并不是说FPGA必须转数字IC , 这只是一个方向 。
真正的原因是做RTL的工程师一定要往系统层面的工程师转 , 只在RTL和协议这条路上走下去 , 没有任何希望 。
19年的Xilinx开发者大会(XDF)之后 , 新的开发平台和自适应芯片降低了FPGA的使用门槛 , 将软硬件放在同一平台上开发 , 尽可能的使用高级软件语言(c++、python等)进行整体SOC的开发 , 这也是将来FPGA开发的趋势 , 让无论是否会HDL的人都能立马上手使用 。
最开始从底层做起 , 慢慢的积累学习 , 最终能在SOC上实现软硬件的整体把控设计 , 才能在当前岗位上提升一个层面 。
RTL出身的工程师 , 在这方面本身就具有一点点优势 , 而且从技术上来说 , 数字IC设计只会比FPGA更加复杂:
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