这一切都始于我在LinkedIn上的一位好友蒂姆·戴维斯(Tim Davis)的帖子:
“对我来说，纯FPGA的黄金时代似乎正在消失。我说的对吗?
三年前，赛灵思(Xilinx)首席执行官Victor Peng发出了fpga即将被淘汰的警告。参见Steve Leibson在EE Journal上的文章:为什么Xilinx说其新的7nm Versal“ACAP”不是FPGA?”
好吧，如果蒂姆要引用我在LinkedIn上的一篇EEJournal文章，我觉得我最好回复，所以我回复了:
“蒂姆，‘纯’fpga在20年前就已经离开了大楼。最初的Xilinx XC2064是一个“纯”FPGA，芯片上只有可编程逻辑和互连。当FPGA供应商开始将以太网端口、DSP片、大型SRAM块以及整个微处理器子系统塞进它们的部件时，它们就不再“纯粹”了。’然而，纯度的降低却带来了实用性的大幅提升。”
然后，蒂姆·戴维斯回答说:
“是的，我同意。“pure”这个词的选择并不理想。更确切地说，我的目标是让设计师的大部分功能意图都体现在面料中，而不是可用的硬化IP中。”
然后我给蒂姆回信说:
“嗯，如果你在任何半导体的进化时间表上选择一个点，你会发现进化正在如火如荼地进行。以RISC处理器为例。它们最初被认为是微处理器性能的简化，以减少晶体管的消耗并提高时钟速度。现在，看看今天的‘纯’RISC处理器，你会看到很多多级缓存、特殊功能单元、大量的内存保护电路，以及RISC遗留下来的所有花哨功能。”
这次在LinkedIn上的交流让我想到了两条平行的轨道。首先，主流FPGA供应商仍然提供Tim Davis意义上的“纯”FPGA。这些供应商包括莱迪思(Lattice)，该公司在2011年底收购了FPGA供应商Silicon Blue，以及Microchip，后者在2018年收购了Microsemi，并在交易中收购了前FPGA供应商Actel。甚至英特尔(Intel)和赛灵思(Xilinx)也在各自的Cyclone和Spartan产品线中继续提供更小的“低端”fpga，尽管它们在蒂姆·戴维斯(Tim Davis)的意义上并不是那么“纯粹”，我的意思是看起来更像20世纪90年代或更早的fpga。
但我发现，对于本文而言，我的第二种思路更有趣。这条赛道带着我(或者至少是我的思想)跨越太平洋来到了中华人民共和国(PRC)，在那里，一些半导体初创公司已经涉足了FPGA领域。我读过一些FPGA供应商在中国建立国内FPGA供应的报道，但我从来没有认真研究过他们。这似乎是调查的好时机。
一些研究发现了以下五家位于中国的FPGA公司。用了一点谷歌肘部油脂，我能够找到每个公司的url:
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- AGM微电子
- Gowin半导体
- 上海安逻辑信息技术有限公司
- 深圳潘戈微系统公司
- 西安智能硅科科技有限公司
在我开始分析上述前四家公司的FPGA产品之前，以下是我的一些初步观察:
这些公司的fpga大多是蒂姆·戴维斯(Tim Davis)所说的“纯”:它们看起来就像上世纪90年代开发出来的一样。它们主要是可编程逻辑阵列，主要基于4输入和5输入lut，大多数只提供可调电压电平的并行I/O引脚(少数例外)。
(注:逻辑级转换是添加到“纯”FPGA的早期功能，因为它们开始吸收电路板上靠近FPGA的其他芯片的功能。向FPGA添加级别转换是为了向设计工程师交付更多价值，并获得更大的系统BOM成本份额。芯片上的I/O级转换添加到fpga中，为多个芯片供应商扼杀了相当大的电平转换芯片或电平移位器业务。我想到的是你们，德州仪器和斯普拉格半导体。)
这些中国FPGA供应商提供的一些设备包含“高速”收发器，但所提供的最大数据速率远低于美国FPGA公司设备中可用的收发器速度。
来自这五家中国供应商的fpga还包含块ram (bram)和一些乘法器。除了西安智能硅技术有限公司提供的关于Seal 5000家族的初步信息外，这些乘法器并不是目前大型公司提供的DSP片中所包含的较大乘法器。它们是早期“纯”fpga中发现的18×18-bit乘法器。这里的例外是Seal 5000设备系列，它拥有更大的25×18-bit乘法器，可以拆分为两个18×18-bit乘法器。
一些来自中国供应商的fpga包含32位微处理器内核，从Tim Davis的角度来看，这使得它们不那么“纯粹”，但在我看来，对实际设计更有用。现在每个设计项目至少使用一个微处理器;它们真是太方便了。因此，如果你需要一个微处理器和一个FPGA来满足你的设计目标，如果可能的话，你最好把它们放在一个设备上。如果你能把大块的SDRAM和Flash放在同一个包里，那就更好了!这样可以节省电路板空间。
你会发现这些供应商的网站和他们的数据表大部分都是用中文写的，如果你假设这些公司主要针对中国国内市场，这就说得通了。所以，如果你想使用这些fpga，除了Verilog或VHDL，你最好能理解普通话。伴随这些fpga的开发工具也是如此。
下表中列出了我在中国五家FPGA公司的网站上找到的FPGA系列的摘要和快速分析。我很乐意承认这个表是不完整的，它反映了我所找到的数据表的状态，数据表中混合使用了普通话和英语(而且我不懂普通话)，谷歌翻译的翻译问题(确实是“核电压”!)，数据表中有一些明显的遗漏，还有一两个错字。尽管如此，还是有很多信息可以形成一些大致的印象。
表中的FPGA产品似乎可以分为两大类。上海安逻辑信息技术公司、深圳潘戈微系统公司和西安智能硅科技公司的fpga往往更大，而且大多数都包含一些高速收发器。AGM和Gowin的fpga在lut、BRAM位和乘法器的数量方面往往更小——尽管鉴于GW2A家族中更大的fpga, Gowin的产品显然越来越大。AGM和Gowin提供非常有趣的FPGA，将SDRAM和NOR闪存存储集成到FPGA中。
Gowin还提供带有嵌入式32位处理器的fpga，要么是ARC处理器核心(现在可在Synopsys的DesignWare库中获得)，要么是Arm Cortex-M3核心，这是一种功能强大的嵌入式微处理器。西安智能硅技术Seal 5000 FPGA家族有一个32位“微控制器核心”，它称为“M3”。很有可能，这是Arm Cortex-M3核心，但由于网页上缺乏信息，我只是在这里猜测。
如果您查看上表中的FPGA，您可能会得出结论，它们与来自Intel、Lattice、Microchip或Xilinx的更先进的FPGA产品几乎没有什么竞争。然而，我不认为这是最初的意图。这些都是功能强大的fpga，考虑到网站和文档的语言重点，这五家公司显然迎合了中国国内市场。从这个角度来看，这是五家国内FPGA供应商非常有趣的初始产品。这些公司生产的更大、更好的fpga肯定会随之而来，西安智能硅科技术公司关于Seal 5000家族的早期信息就证明了这一点。
我想你可能会问，这些公司是否会在中国以外的世界其他地方取得销售进展。例如，高文已经在许多国家设立了销售办事处，并明确希望在更广阔的世界舞台上销售其fpga。成功的关键将是公司FPGA文档的优秀翻译，对公司FPGA设计工具的响应性支持，以及在中国以外国家的生态系统支持。我认为缺乏足够的翻译文档和开发工具支持不必要地限制了许多日本微处理器和微控制器在日本以外的世界范围内的广泛使用;fpga也有类似的要求。我们得等着看会发生什么。我非常渴望看到这些FPGA公司的下一步行动和新一代设备。
PS:谢谢Tim!好问题。
