FPGA是什么？在半導體產(chǎn)業(yè)鏈中的位置？

　　芯片分為模擬芯片和數(shù)字芯片，數(shù)字芯片負責處理數(shù)字信號，分為處理器、邏輯、存儲三大類。FPGA是可編程的邏輯芯片，和其它邏輯芯片的不同之處在于，用戶可以隨時定義其硬件功能。雖然FPGA市場僅占邏輯芯片的5%，市場規(guī)模僅有微處理器的大約十分之一，但在許多領域是不可或缺的。

　　FPGA為什么在歷史上脫穎而出？ PLD誕生的動因來自于ASIC和ASSP的不足，通過可編程來滿足降低芯片設計風險的需求。

　　FPGA并不是第一個被創(chuàng)造出來的可編程邏輯器件，但由于FPGA的架構彌補了PLD和ASIC/ASSP的缺環(huán)，能夠滿足下游不斷增長的容量和速度的需求，在發(fā)明后的10年開始飛速替代SPLD和CPLD，成為獨占鰲頭的可編程邏輯器件。

　　FPGA如何做到“萬能”？

　　數(shù)字電路有兩大類：組合電路和時序電路，時序電路即“組合電路+存儲”。所有組合電路都有對應的真值表，F(xiàn)PGA的可編程邏輯塊中的LUT，本質(zhì)上是一個對應真值表輸出的查找表，可以完成任意組合電路的功能。通過改變LUT4里面的16位掩碼，就能靈活地對應不同的組合電路，再結合寄存器等存儲單元，可以完成時序電路的功能，從而實現(xiàn)任意電路的“可編程”。

　　FPGA獨一無二的價值在哪里？

　　1）靈活性高，適合高速迭代的場景（能“經(jīng)常改”）：FPGA可以實現(xiàn)任何電路功能，其耗時甚至不超過一秒，修改不限次數(shù)，這一特性尤其適合以下4種場景：標準/協(xié)議/算法經(jīng)常更改的行業(yè)，快速迭代、成本敏感的行業(yè)，小批量的行業(yè)，以及反復修改驗證的設計；2）并行性好，適合要求低時延和大量并行計算的場景（“算得快”）：

　　FPGA內(nèi)部數(shù)十萬個CLB可以同時獨立工作，實現(xiàn)大規(guī)模的并行計算耗時極短，由于不存在線程或者資源沖突的問題，F(xiàn)PGA的時延是確定的低時延，特別適合低時延的場景。

　　什么是“好”的FPGA？

　　一般來說，F(xiàn)PGA的制程越先進、邏輯單元數(shù)越多、固化功能越復雜，能構造的電路就越大型、越復雜，F(xiàn)PGA越“好”。盡管如此，一塊“好”的FPGA并不一定是能力上的最優(yōu)，而是最貼近使用者的需求，因此，龍頭對市場做了非常高的細分。

　　以龍頭賽靈思為例，其擁有高端的Virtex，性價比的Kintex，低容量的Spartan，超低功耗的CoolRunner，再加上溫度、速度等級等的的區(qū)別，僅7系產(chǎn)品就有高達1000+的料號，產(chǎn)品矩陣非常完備。

　　要成為一名專業(yè)的FPGA工程師，以下是一些建議的步驟：

　　學習數(shù)字電路和硬件描述語言（HDL）：了解數(shù)字電路和基本的邏輯門操作是成為FPGA工程師的重要基礎。學習硬件描述語言（如Verilog或VHDL）將幫助您描述和設計FPGA中的電路。

　　掌握FPGA開發(fā)工具和平臺：學習并熟練使用主流的FPGA開發(fā)工具和平臺，如Xilinx Vivado、Altera Quartus等。這些工具提供了設計、仿真、綜合和布局等必要的工作流程。

　　深入了解FPGA架構和特性：學習各種FPGA架構和系列的特點，如Xilinx的Artix、Spartan、Kintex和Virtex系列，以及Altera的Cyclone和Stratix系列。了解FPGA的資源、時序、IO接口等關鍵特性。

　　實踐項目：通過參與實際的FPGA項目，鍛煉您的設計和開發(fā)技能。可以選擇一些小型的項目，如數(shù)字邏輯電路的設計、簡單的通信協(xié)議實現(xiàn)或圖像處理算法等。

　　深入研究高級主題：學習和實踐更高級的FPGA主題，如嵌入式處理器（如ARM）與FPGA的協(xié)同設計、高速串行通信接口（如PCIe、Ethernet）的設計、時序優(yōu)化和時鐘管理等。

　　參與培訓和課程：參加相關的培訓課程、研討會和工作坊，以增強您的專業(yè)知識和技能。這可以是來自FPGA廠商、學術機構或?qū)I(yè)培訓機構的課程。

　　深入了解應用領域：了解FPGA在不同領域的應用，如通信、圖像處理、嵌入式系統(tǒng)等。這將幫助您了解不同行業(yè)對FPGA工程師的需求和挑戰(zhàn)。

　　持續(xù)學習和跟蹤最新技術：FPGA技術在不斷演進，新的工具、架構和方法不斷涌現(xiàn)。保持學習的態(tài)度，跟蹤最新的FPGA技術發(fā)展，參與社區(qū)和論壇的討論。

　　實踐團隊合作和項目管理：了解并熟悉團隊合作和項目管理的基本原則。FPGA工程師通常需要與其他工程師、硬件設計師和軟件開發(fā)人員合作，共同完成項目。

　　獲得相關認證：一些FPGA廠商提供了相關的認證考試，如Xilinx的FPGA設計認證（Xilinx FPGA Design Certification），這些認證可以增強您的簡歷和專業(yè)認可度。

　　最重要的是，通過不斷實踐和項目經(jīng)驗，提升您的技能和知識。與其他FPGA工程師、學術界和業(yè)界專家的交流和合作也將有助于您的專業(yè)發(fā)展。

　　審核編輯：黃飛