可编程硬件发展路线分析：eFPGA还是FPGA SoC
efpga：冉冉升起的新星,efpga即嵌入式fpga（embedded fpga），是近期兴起的新型电路ip。
随着摩尔定律越来越接近瓶颈，制造asic芯片的成本越来越高。因此，设计者会希望asic能实现一定的可配置性，同时又不影响性能。在希望能做成可配置的模块中，负责与其他芯片或者总线通信的接口单元又首当其冲。在芯片中，模块间的通信往往使用简单的并行接口或者配合简单的时序逻辑，但是在芯片间通信时为了保证可靠性，必须通过一系列握手（handshake）协议来完成通信接口。设计者往往希望自己的soc能够与市面上尽可能多的其他芯片通信，然而市场上的芯片通信接口并没有一个统一标准，同时一些通信协议也在随着时间不断更新换代，因此芯片间通信往往需要一些中介（bridge）芯片。事实上，使用fpga芯片作为芯片间通信的中介已经是很常见的做法，因为fpga具有可配置性，因此可以作为通用通信中介。例如，apple在iphone7中集成了一小块lattice的fpga芯片，据推测就是为了实现芯片间的通信中介和可配置互联。然而，在硬件系统中使用额外的通信中介芯片成本较高，而且也不利于维护，那么，有没有集成度更高的方案呢？这时候，efpga就应运而生，通过把一小块fpga电路ip集成到soc中充当接口握手协议处理单元，可以大大提高soc接口的灵活性，因此能与不同的其他芯片进行通信。
除此之外，随着目前异构计算架构的兴起，efpga又看到了一种新的可能，即在soc上实现高集成度的异构计算，让efpga随着系统的需求在处理不同的应用时配置成不同的模块。这与intel收购altera fpga的终极目标相同，只是intel收购altera之后，altera的fpga ip只会集成在intel的芯片上，而efpga厂商则可以把ip提供给任何花钱购买的客户。
easic概念第一次进入大众视野可以说是2014年，由ucla的cheng c. wang，fang-li yuan和dejan markovic等人在isscc发表的文章，“a multi-granularity fpga with hierarchical interconnects for efficient and flexible mobile computing”。在这篇文章中，作者们通过创造性地设计互联单元，一举解决了fpga的功耗、性能和成本受到布线资源限制的问题，从而使得easic集成到soc中真正变为可能，而该论文也因其突出贡献获得了isscc lewis award。之后，cheng c. wang，fang-li yuan和dejan markovic就利用该论文中的成果成立了flexlogix，推广efpga的概念，并使其真正能够商用化。
到了今年，efpga的概念已经获得了业界的广泛认可，而该领域的公司也在慢慢变多。在前几天举行的arm techcon中，我们看到了四家公司，分别是flexlogix，achronix，quicklogic以及menta。
flexlogix作为efpga的先驱，在本届arm techcon上推出的新亮点是用于2.5d封装的小型fpga芯片。该芯片主要解决的问题是，如果asic使用成熟工艺（如65nm）实现，但是efpga在65nm上跑不到预期的性能怎么办？使用flexlogix的小型fpga芯片，就可以把16nm的efpga和65nm的asic使用硅载片（silicon interposer）之类的2.5d封装技术集成到一起，从而实现客户所需要系统性能。
achronix的亮点则是高速efpga ip。其最新一代的speedcore ip将会在tsmc 7nm工艺上实现，从而实现最强的性能。另外，achronix的speedster fpga芯片也在出货中。作为首家efpga进入量产芯片的公司，achronix2016-2017年收入猛增，值得关注。
quicklogic是老牌fpga厂商，现在也加入了efpga的战场，为我们带来了arcticpro系列ip。其主要市场是超低功耗soc市场，例如蓝牙、物联网等等，它的efpga将给这些超低功耗soc带来可配置性，从而实现更好的功耗与成本。另外，quicklogic的efpga支持以性价比高著称的smic，也是其一大亮点。
menta与之前三家相比，其最大的亮点是可移植性最好，因为之前三家公司提供的efpga都是gds硬ip，而menta能够提供rtl软ip，因此可以轻松移植到不同的工艺上。
fpga soc：老树发新枝
如果说efpga是往soc里面加入fpga的话，那么fpga soc的概念就是在fpga里面加上了处理器。fpga经过这么多年的发展，已经不只是验证设计的平台，而变成了一种独立的设计实现方式。fpga可快速重配置的特点使它在许多对灵活性有要求的平台如鱼得水。
为了能从外部方便地控制fpga，往往需要在fpga里面实现一个微处理器以运行操作系统以及相关程序，然后把程序中可加速的部分使用fpga里面的可配置逻辑高效执行。虽然程序中的大部分运算都可以由fpga加速，但是操作系统部分却可能成为整体实现的瓶颈：在传统fpga中，微处理器往往会用软核（如microblaze）在fpga上实现，因此比起用来加速的逻辑部分，微处理器的运行速度会比较慢（时钟频率《100 mhz），从而拖慢了整体系统的效率。有鉴于此，altera和xilinx都推出了自己的方案，即在fpga芯片内集成一个微处理器硬核（如arm系列处理器）。该硬核不使用fpga而是由定制逻辑实现，因此可以跑在很高的时钟频率（～1ghz甚至更高）。因此，在fpga soc中，处理器性能不再成为瓶颈，从而使整体系统实现更高性能。
目前xilinx和altera都已经推出了fpga soc相关产品，并且获得了用户的一致认可。然而，fpga soc的前景远远不止fpga+高速处理器硬核。大家知道，fpga开发生态发展较慢，一个重要原因就是硬件逻辑代码编写的学习曲线非常陡峭，导致开发者敬而远之。为了减少开发者的学习成本并加快开发速度，fpga厂商纷纷推出高级综合工具（high-level synthesis），可以直接把c语言之类的高级语言翻译成rtl，从而大大简化fpga硬件开发。而fpga soc配合高级综合工具双剑合璧能让整个开发流程更简单：首先开发者用c写传统arm上能跑的程序代码，之后高级综合工具把代码中能够用fpga加速的部分转化成rtl并用fpga硬件实现，而代码的其他部分则跑在fpga soc中的arm硬核上面。这样就让高性能fpga开发变得非常容易，可望在未来让更多开发者能加入fpga生态。
efpga与fpga soc，谁将引领下一代可编程硬件之潮流？
那么，efpga ip和fpga soc，谁将在未来更受欢迎呢？笔者认为，这两种生态都表明了soc在摩尔定律遇到瓶颈的今天走向可配置的潮流，只是efpga从soc的角度出发，而fpga soc则是从传统fpga的角度出发。这有点类似之前的微处理器，以intel代表的传统处理器芯片提供商的技术发展路径是以处理器为本，并在处理器芯片中集成更多多媒体处理单元，例如集成显卡，使得处理器更接近soc；而以arm为代表的ip提供商则是提供处理器ip，为asic中集成合适的处理器ip成为实用的soc变得更方便。这两种生态将会同时存在，然后随着市场的发展或许会在某个中间点融合在一起。让我们拭目以待！
中国电信即将在全国范围内试商用VoLTE业务
什么叫电力线载波通信 plc电力载波通信和plc控制柜的区别
有了5G，Wi-Fi6是否还有存在的必要？
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在线多参数分析仪的操作说明
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随着摩尔定律越来越接近瓶颈，制造asic芯片的成本越来越高。因此，设计者会希望asic能实现一定的可配置性，同时又不影响性能。在希望能做成可配置的模块中，负责与其他芯片或者总线通信的接口单元又首当其冲。在芯片中，模块间的通信往往使用简单的并行接口或者配合简单的时序逻辑，但是在芯片间通信时为了保证可靠性，必须通过一系列握手（handshake）协议来完成通信接口。设计者往往希望自己的soc能够与市面上尽可能多的其他芯片通信，然而市场上的芯片通信接口并没有一个统一标准，同时一些通信协议也在随着时间不断更新换代，因此芯片间通信往往需要一些中介（bridge）芯片。事实上，使用fpga芯片作为芯片间通信的中介已经是很常见的做法，因为fpga具有可配置性，因此可以作为通用通信中介。例如，apple在iphone7中集成了一小块lattice的fpga芯片，据推测就是为了实现芯片间的通信中介和可配置互联。然而，在硬件系统中使用额外的通信中介芯片成本较高，而且也不利于维护，那么，有没有集成度更高的方案呢？这时候，efpga就应运而生，通过把一小块fpga电路ip集成到soc中充当接口握手协议处理单元，可以大大提高soc接口的灵活性，因此能与不同的其他芯片进行通信。
除此之外，随着目前异构计算架构的兴起，efpga又看到了一种新的可能，即在soc上实现高集成度的异构计算，让efpga随着系统的需求在处理不同的应用时配置成不同的模块。这与intel收购altera fpga的终极目标相同，只是intel收购altera之后，altera的fpga ip只会集成在intel的芯片上，而efpga厂商则可以把ip提供给任何花钱购买的客户。
easic概念第一次进入大众视野可以说是2014年，由ucla的cheng c. wang，fang-li yuan和dejan markovic等人在isscc发表的文章，“a multi-granularity fpga with hierarchical interconnects for efficient and flexible mobile computing”。在这篇文章中，作者们通过创造性地设计互联单元，一举解决了fpga的功耗、性能和成本受到布线资源限制的问题，从而使得easic集成到soc中真正变为可能，而该论文也因其突出贡献获得了isscc lewis award。之后，cheng c. wang，fang-li yuan和dejan markovic就利用该论文中的成果成立了flexlogix，推广efpga的概念，并使其真正能够商用化。
到了今年，efpga的概念已经获得了业界的广泛认可，而该领域的公司也在慢慢变多。在前几天举行的arm techcon中，我们看到了四家公司，分别是flexlogix，achronix，quicklogic以及menta。
flexlogix作为efpga的先驱，在本届arm techcon上推出的新亮点是用于2.5d封装的小型fpga芯片。该芯片主要解决的问题是，如果asic使用成熟工艺（如65nm）实现，但是efpga在65nm上跑不到预期的性能怎么办？使用flexlogix的小型fpga芯片，就可以把16nm的efpga和65nm的asic使用硅载片（silicon interposer）之类的2.5d封装技术集成到一起，从而实现客户所需要系统性能。
achronix的亮点则是高速efpga ip。其最新一代的speedcore ip将会在tsmc 7nm工艺上实现，从而实现最强的性能。另外，achronix的speedster fpga芯片也在出货中。作为首家efpga进入量产芯片的公司，achronix2016-2017年收入猛增，值得关注。
quicklogic是老牌fpga厂商，现在也加入了efpga的战场，为我们带来了arcticpro系列ip。其主要市场是超低功耗soc市场，例如蓝牙、物联网等等，它的efpga将给这些超低功耗soc带来可配置性，从而实现更好的功耗与成本。另外，quicklogic的efpga支持以性价比高著称的smic，也是其一大亮点。
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如果说efpga是往soc里面加入fpga的话，那么fpga soc的概念就是在fpga里面加上了处理器。fpga经过这么多年的发展，已经不只是验证设计的平台，而变成了一种独立的设计实现方式。fpga可快速重配置的特点使它在许多对灵活性有要求的平台如鱼得水。
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目前xilinx和altera都已经推出了fpga soc相关产品，并且获得了用户的一致认可。然而，fpga soc的前景远远不止fpga+高速处理器硬核。大家知道，fpga开发生态发展较慢，一个重要原因就是硬件逻辑代码编写的学习曲线非常陡峭，导致开发者敬而远之。为了减少开发者的学习成本并加快开发速度，fpga厂商纷纷推出高级综合工具（high-level synthesis），可以直接把c语言之类的高级语言翻译成rtl，从而大大简化fpga硬件开发。而fpga soc配合高级综合工具双剑合璧能让整个开发流程更简单：首先开发者用c写传统arm上能跑的程序代码，之后高级综合工具把代码中能够用fpga加速的部分转化成rtl并用fpga硬件实现，而代码的其他部分则跑在fpga soc中的arm硬核上面。这样就让高性能fpga开发变得非常容易，可望在未来让更多开发者能加入fpga生态。
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那么，efpga ip和fpga soc，谁将在未来更受欢迎呢？笔者认为，这两种生态都表明了soc在摩尔定律遇到瓶颈的今天走向可配置的潮流，只是efpga从soc的角度出发，而fpga soc则是从传统fpga的角度出发。这有点类似之前的微处理器，以intel代表的传统处理器芯片提供商的技术发展路径是以处理器为本，并在处理器芯片中集成更多多媒体处理单元，例如集成显卡，使得处理器更接近soc；而以arm为代表的ip提供商则是提供处理器ip，为asic中集成合适的处理器ip成为实用的soc变得更方便。这两种生态将会同时存在，然后随着市场的发展或许会在某个中间点融合在一起。让我们拭目以待！
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