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蛇咬伤病人的护理什么是FPGA和它的发展历史
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FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进⼀步发展的产物。它是作为专⽤集成电路（ASIC）领域中的⼀种半定制电路⽽出现的，既解决了定制电路的不⾜，⼜克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
系统设计师可以根据需要通过可编辑的连接把FPGA内部的逻辑块连接起来，就好像⼀个电路试验板被放在了⼀个芯⽚⾥。⼀个出⼚后的成品FPGA的逻辑块和连接可以按照设计者⽽改变，所以FPGA可以完成所需要的逻辑功能。 FPGA⼀般来说⽐ASIC（专⽤集成芯⽚）的速度要慢，⽆法完成复杂的设计，但是功耗较低。但是他们也有很多的优点⽐如可以快速成品，可以被修改来改正程序中的错误和更便宜的造价。⼚商也可能会提供便宜的但是编辑能⼒差的FPGA。因为这些芯⽚有⽐较差的可编辑能⼒，所以这些设计的开发是在普通的FPGA上完成的，然后将设计转移到⼀个类似于ASIC的芯⽚上。
ixosFPGA 发展史
每⼀个后看来很成功的新事物，从诞⽣到发展壮⼤都不可避免地经历过艰难的历程，并可能成为被研究
的案例，FPGA也不例外。
事实也的确如此。最初，FPGA只是⽤于胶合逻辑(GlueLogic)，从胶合逻辑到算法逻辑再到数字信号处理、⾼速串⾏收发器和嵌⼊式处理器，FPGA真正地从配⾓变成了主⾓。在以闪电般速度发展的半导体产业⾥，22年⾜够改变⼀切。“在未来⼗年内每⼀个电⼦设备都将有⼀个可编程逻辑芯⽚”的理想正成为现实。
1985年，Xilinx公司推出的全球第⼀款FPGA产品XC2064怎么看都像是⼀只“丑⼩鸭”——采⽤2μm⼯艺，包含64个逻辑模块和85000个晶体管，门数量不超过1000个。22年后的2007年，FPGA业界双雄Xilinx和Altera公司纷纷推出了采⽤最新65nm⼯艺的FPGA产品，其门数量已经达到千万级，晶体管个数更是超过10亿个。⼀路⾛来，FPGA在不断地紧跟并推动着半导体⼯艺的进步——2001年采⽤150nm⼯艺、2002年采⽤130nm⼯艺，2003年采⽤90nm⼯艺，2006年采⽤65nm⼯艺。 在上世纪80年代中期，可编程器件从任何意义上来讲都不是当时的主流，虽然其并不是⼀个新的概念。可编程逻辑阵列(PLA)在1970年左右就出现了，但是⼀直被认为速度慢，难以使⽤。1980年之后，可配置可编程逻辑阵列(PAL)开始出现，可以使⽤原始的软件⼯具提供有限的触发器和查表实现能⼒。PAL被视为⼩规模/中等规模集成胶合逻辑的替代选择被逐步接受，但是当时可编程能⼒对于⼤多数⼈来说仍然是陌⽣和具有风险的。20世纪80年代在“megaPAL”⽅⾯的尝试使这⼀情况更加严重，因为“megaPAL”在功耗和⼯艺扩展⽅⾯有严重的缺陷，限制了它的⼴泛应⽤。
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然⽽，Xilinx公司创始⼈之⼀——FPGA的发明者RossFreeman认为，对于许多应⽤来说，如果实施得当的话，灵活性和可定制能⼒都是具有吸引⼒的特性。也许最初只能⽤于原型设计，但是未来可能代替更⼴泛意义上的定制芯⽚。事实上，正如Xilinx公司亚太区营销董事郑馨南所⾔，随着技术的不断发展，FPGA由配⾓到主⾓，很多系统设计都是以FPGA为中⼼来设计的。FPGA⾛过了从初期开发应⽤到限量⽣产应⽤再到⼤批量⽣产应⽤的发展历程。从技术上来说，最初只是逻辑器件，现在强调平台概念，加⼊数字信号处理、嵌⼊式处理、⾼速串⾏和其他⾼端技术，从⽽被应⽤到更多的领域。“过去20年来，PLD产品的终极⽬标⼀直瞄准速度、成本和密度三个指标，即构建容量更⼤、速度更快和价格更低的FPGA，让客户能直接享⽤。”Actel司总裁兼⾸席执⾏官JohnEast如此总结可编程逻辑产业的发展脉络。
当1991年Xilinx公司推出其第三代FPGA产品——XC4000系列时，⼈们开始认真考虑可编程技术了。XC4003包含44万个晶体管，采⽤0.7μm⼯艺，FPGA开始被制造商认为是可以⽤于制造⼯艺开发测试过程的良好⼯具。事实证明，FPGA可为制造⼯业提供优异的测试能⼒，FPGA开始⽤来代替原先存储器所扮演的⽤来验证每⼀代新⼯艺的⾓⾊。也许从那时起，向最新制程半导体⼯艺的转变就已经不可阻挡了。最新⼯艺的采⽤为FPGA产业的发展提供了机遇。
Actel公司相信，Flash将继续成为FPGA产业中重要的⼀个增长领域。Flash技术有其独特之处，能将⾮易失性和可重编程性集于单芯⽚解决⽅案中，因此能提供⾼成本效益，⽽且处于有利的位置以抢占
庞⼤的市场份额。Actel以Flash技术为基础的低功耗IGLOO系列、低成本的ProASIC3系列和混合信号Fusion FPGA将因具备Flash的固有优势⽽继续引起全球⼴泛的兴趣和注意。 Altera公司估计可编程逻辑器件市场在2006年的规模⼤概为37亿美元，Xilinx公司的估计更为乐观⼀些，为50亿美元。虽然两家公司合计占据该市场90%的市场份额，但是作为业界⽼⼤的Xilinx公司在2006年的营收不过18.4亿美元，Altera公司则为12.9亿美元。PLD市场在2000年达到41亿美元，其后两年出现了下滑，2002年⼤约为23亿美元。虽然从2002年到2006年，PLD市场每年都在增长，复合平均增长率接近13%，但是PLD终究是⼀个规模较⼩的市场。⽽Xilinx公司也敏锐地意识到，FPGA产业在经历了过去⼏年的快速成长后将放慢前进的脚步，那么，未来FPGA产业的出路在哪⾥?
定滑轮和动滑轮Altera公司总裁兼⾸席执⾏官John Daane认为，FPGA及PLD产业发展的最⼤机遇是替代ASIC和专⽤标准产品(ASSP)，主要由ASIC和ASSP构成的数字逻辑市场规模⼤约为350亿美元。由于⽤户可以迅速对PLD进⾏编程，按照需求实现特殊功能，与ASIC和ASSP相
⽐，PLD在灵活性、开发成本以及产品及时⾯市⽅⾯更具优势。然⽽，PLD通常⽐这些替代⽅案有更⾼的成本结构。因此，PLD更适合对产品及时⾯市有较⼤需求的应⽤，以及产量较低的最终应⽤。PLD技术和半导体制造技术的进步，从总体上缩⼩了PLD和固定芯⽚⽅案的相对成本差，在以前由ASIC和ASSP占据的市场上，Altera公司已经成功地提⾼了PLD的销售份额，并且今后将继续这⼀趋
势。“FPGA和PLD 供应商的关键⽬标不是简单地增加更多的原型客户，⽽是向⼤批量应⽤最终市场和客户渗透。”John Daane为FPGA产业指明了⽅向。
Xilinx公司认为，ASIC SoC设计周期平均是14个⽉到24个⽉，⽤FPGA进⾏开发时间可以平均降低55%。⽽产品晚上市六个⽉5年内将少33%的利润，每晚四周等于损失14%的市场份额。因此，郑馨南雄⼼勃勃地预⾔：“FPGA应⽤将不断加快，从⾯向50亿美元的市场扩展到⾯向410亿美元的市场。”其中，ASIC和ASSP市场各150亿美元，嵌⼊式处理和⾼性能DSP市场各30亿美元。
虽然没有像蒸汽机车发明之初备受嘲笑被讥讽为“怪物”，但是FPGA在诞⽣之初受到怀疑是毫⽆疑问的。当时，晶体管逻辑门资源极为珍贵，每个⼈都希望⽤到的晶体管越少越好。不过，Ross Freeman挑战了这⼀观念，他⼤胆预⾔：“在未来，晶体管将变得极为丰富从⽽可以‘免费’使⽤。”如今，这⼀预⾔成为现实。
“FPGA⾮常适⽤于原型设计，但对于批量DSP系统应⽤来说，成本太⾼，功耗太⼤。”这是业界此前的普遍观点，很长时间以来也为FPGA进⼊DSP领域设置了观念上的障碍。⽽如今，随着Xilinx公司和Altera公司相关产品的推出，DSP领域已经不再是FPGA的禁区，相反却成了FPGA未来的希望所在。
FPGA对半导体产业最⼤的贡献莫过于创⽴了⽆⽣产线(Fabless)模式。如今采⽤这种模式司空见惯，但是在20多年前，制造⼚被认为是半导体芯⽚企业必须认真考虑的主要竞争优势。然⽽，基于过去和
关系和直接、清晰的业务模式，Xilinx创始⼈之⼀Bernie Vonderschmitt 成功地使⽇本精⼯公司(Seiko)确信利⽤该公司的制造设施来⽣产Xilinx公司设计的芯⽚对双⽅都是有利的，于是，⽆⽣产线模式诞⽣了。
未来，相信FPGA还将在更多⽅⾯改变半导体产业
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