ALTERA可編程邏輯器件芯片10M02SCE144I7G

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什么是FPGA芯片

FPGA(Field Programmable Gate Array)，即現(xiàn)場可編程門陣列，1985年由 Xilinx 創(chuàng)始人之一Ross Freeman發(fā)明。FPGA的誕生時間晚于摩爾定律約20年，但FPGA自發(fā)明后，發(fā)展之快超乎想象，且目前FPGA已是的先進(jìn)工藝。

按照的解釋，F(xiàn)PGA 是一種在PAL(可編程邏輯陣列)、GAL(通用陣列邏輯)、CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件)等傳統(tǒng)邏輯電路和門陣列的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種半定制電路，主要應(yīng)用于ASIC(專用集成電路)領(lǐng)域，既解決了半定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。

FPGA和CPU、GPU、ASIC的芯片等核心區(qū)別是其底層邏輯運(yùn)算單元的連線及邏輯布局未固化，用戶可通過 EDA 軟件對邏輯單元和開關(guān)陣列編程，進(jìn)行功能配置，從而去實(shí)現(xiàn)特定功能的集成電路芯片。

FPGA芯片可以每隔幾秒就改變芯片上的運(yùn)行硬件設(shè)計，而像CPU、ASIC等芯片則在出廠的時候就已經(jīng)固化，無法進(jìn)行改變。如果說ASCI、CPU和GPU等是建好的樓房，樓房中房間、走廊及樓梯等路線方式已經(jīng)固定了，那么FPGA的內(nèi)部就類似霍格沃茲中的魔法樓梯，可以隨時改變房間到房間的路線關(guān)系。

此外，F(xiàn)PGA不需要像CPU和GPU在軟件應(yīng)用層面的指令系統(tǒng)編譯，對FPGA進(jìn)行編程是使用硬件描述語言，并直接編譯燒錄為晶體管電路的組合，也就是直接用晶體管電路實(shí)現(xiàn)用戶的算法。

FPGA最大的特點(diǎn)就是靈活，實(shí)現(xiàn)你想實(shí)現(xiàn)的任何數(shù)字電路，可以定制各種電路。減少受制于專用芯片的束縛，真正為自己的產(chǎn)品量身定做，在設(shè)計的過程中可以靈活的更改設(shè)計，具有現(xiàn)場可編程性，因此特別適用于需求物理運(yùn)算邏輯需要持續(xù)更迭的應(yīng)用領(lǐng)域，例如人工智能算法優(yōu)化、數(shù)據(jù)中心應(yīng)用等。

智能電動車是未來汽車行業(yè)的主流發(fā)展方向，目前汽車相機(jī)以及傳感器中FPGA的應(yīng)用已經(jīng)相對成熟，在自動/智能駕駛汽車的人工智能系統(tǒng)中，F(xiàn)PGA的適用度將是較為契合的用于處理越來越復(fù)雜的 ADAS和自動駕駛。2014年，F(xiàn)PGA芯片的國際龍頭賽靈思的芯片被14家汽車制造商采用，并設(shè)計成29款車型，到 2018 年，賽靈思芯片解決方案已擴(kuò)大到29家汽車制造商的111款車型中。

在通信領(lǐng)域，5G通信基站數(shù)量增多，而且單個基站FPGA用量提升，帶動 FPGA 需求量增大。根據(jù)測算，5G單基站FPGA用量有望從4G時期的1-3塊提升到5G時期的4-5 塊，5G基站中FPGA價值量比4G基站多大約1000美元。

根據(jù) MRFR的統(tǒng)計，2013年全球FPGA的市場規(guī)模在45.63億美元左右，現(xiàn)貨 FPGA 芯片市場規(guī)模持續(xù)上升，從2016年的65.5億元增長至2020年的 150.3 億元，年復(fù)合增長率高達(dá)23.1%。

隨著目前5G時代的進(jìn)展以及AI的推進(jìn)速度加快，F(xiàn)PGA芯片將加速放量。根據(jù)預(yù)測，到2025年，現(xiàn)貨FPGA市場規(guī)模將進(jìn)一步提升至332.2億元，2021-2025 年的復(fù)合增長率為17.1%，高于全球FPGA市場的10.85%。

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