嵌入式FPGA并不新鮮,只是最近才開始成為設計芯片、SOC和MCU的主流解決方案。一個關鍵的驅動因素是當今先進集成電路的高成本。對于一家設計高節點的芯片公司來說,RTL的一個變化可能會花費數百萬美元,并使設計進度推遲數月。另一個驅動因素是不斷改變標準。嵌入式FPGA如此引人注目,因為它為嵌入式開發人員提供了在制造后隨時更新RTL的靈活性,即使是在系統中。
鑒于這些優勢,嵌入式FPGA將繼續存在。然而,像任何技術一樣,它會進化得更好,更廣泛?;仡?0世紀90年代,當ARM和其他公司提供嵌入式處理器IP時,該技術發展到今天嵌入式處理器廣泛出現在大多數邏輯芯片上。嵌入式FPGAs也會出現同樣的趨勢。在過去幾年中,嵌入式FPGA供應商的數量急劇增加:Achronix、Adicsys、Efinix、Flex Logix、Menta、NanoXplore和QuickLogic。市場采用的第一個跡象是DARPA與Flex Logix達成協議,為廣泛的美國政府應用提供TSMC 16FFC嵌入式FPGA。第一個客戶非常關鍵,因為它驗證了技術并為其他人采用鋪平了道路。
嵌入式FPGAs有望在以下市場得到廣泛應用:物聯網(IoT);處理器總線上的MCU和可定制的可編程模塊;國防電子學;網絡芯片;可重新配置的無線基站;靈活、可重構的ASICs和SoCs以及AI和深度學習加速器。
為了集成嵌入式FPGA,在嵌入式開發中,芯片設計者需要它們具有以下特性:硅驗證的IP;類似于FPGA芯片的LUT/平方毫米密度;從數百個LUT到數十萬個LUT的廣泛陣列尺寸;大量DSP支持的選項和客戶需要的RAM類型;在公司所選擇的VT選項和金屬堆疊的支持下,在工藝節點中驗證了IP;針對功率或性能優化的IP實現;以及成熟的軟件工具。
隨著時間的推移,嵌入式FPGA IP將在180到7納米的每個重要代工廠中提供,支持廣泛的應用。這意味著嵌入式FPGA供應商必須能夠在短時間內(大約六個月)經濟高效地將其架構“移植”到新的工藝節點。這一點尤其正確,因為流程節點會隨著時間不斷更新,并且每個主要步驟都需要重新設計IP。
嵌入式FPGA的早期采用者將擁有更廣闊的市場潛力、更長的使用壽命和更高的投資回報率,從而使嵌入式開發人員比后期采用者具有競爭優勢。系統設計者也將獲得類似的好處。顯然,這項技術正在改變芯片的設計方式,公司很快就會意識到他們不能“不”采用嵌入式FPGA。