eFPGA：冉冉升起的新星,eFPGA即嵌入式FPGA（embedded FPGA），是近期鼓起的新式电路IP。
跟着摩尔定律越来越挨近瓶颈，制作ASIC芯片的本钱越来越高。因而，规划者会期望ASIC能完结必定的可装备性，一同又不影响功能。在期望能做成可装备的模块中，担任与其他芯片或许总线通讯的接口单元又首战之地。在芯片中，模块间的通讯往往运用简略的并行接口或许合作简略的时序逻辑，可是在芯片间通讯时为了确保可靠性，有必要通过一系列握手（handshake）协议来完结通讯接口。规划者往往期望自己的SoC能够与市面上尽或许多的其他芯片通讯，可是商场上的芯片通讯接口并没有一个统一标准，一同一些通讯协议也在跟着时刻不断更新换代，因而芯片间通讯往往需求一些中介（bridge）芯片。事实上，运用FPGA芯片作为芯片间通讯的中介现已是很常见的做法，由于FPGA具有可装备性，因而能够作为通用通讯中介。例如，Apple在iPhone7中集成了一小块LatTIce的FPGA芯片，据估测便是为了完结芯片间的通讯中介和可装备互联。可是，在硬件体系中运用额定的通讯中介芯片本钱较高，而且也不利于保护，那么，有没有集成度更高的计划呢？这时候，eFPGA就应运而生，通过把一小块FPGA电路IP集成到SoC中充任接口握手协议处理单元，能够大大提高SoC接口的灵活性，因而能与不同的其他芯片进行通讯。
除此之外，跟着现在异构计算架构的鼓起，eFPGA又看到了一种新的或许，即在SoC上完结高集成度的异构计算，让eFPGA跟着体系的需求在处理不同的应用时装备成不同的模块。这与Intel收买Altera FPGA的终极目标相同，仅仅Intel收买Altera之后，Altera的FPGA IP只会集成在Intel的芯片上，而eFPGA厂商则能够把IP供给给任何花钱购买的客户。
eASIC概念第一次进入群众视界能够说是2014年，由UCLA的Cheng C. Wang，Fang-Li Yuan和Dejan Markovic等人在ISSCC宣布的文章，“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规划互联单元，一举处理了FPGA的功耗、功能和本钱遭到布线资源约束的问题，然后使得eASIC集成到SoC中真实变为或许，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就运用该论文中的效果成立了FlexLogix，推行eFPGA的概念，并使其真实能够商用化。
到了本年，eFPGA的概念现已获得了业界的广泛认可，而该范畴的公司也在渐渐变多。在前几天举办的ARM TechCon中，咱们看到了四家公司，分别是FlexLogix，Achronix，QuickLogic以及Menta。
FlexLogix作为eFPGA的前驱，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。该芯片首要处理的问题是，假如ASIC运用老练工艺（如65nm）完结，可是eFPGA在65nm上跑不到预期的功能怎么办？运用FlexLogix的小型FPGA芯片，就能够把16nm的eFPGA和65nm的ASIC运用硅载片（silicon interposer）之类的2.5D封装技能集成到一同，然后完结客户所需求体系功能。
Achronix的亮点则是高速eFPGA IP。其最新一代的Speedcore IP将会在TSMC 7nm工艺上完结，然后完结最强的功能。别的，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年收入陡增，值得重视。
QuickLogic是老牌FPGA厂商，现在也参加了eFPGA的战场，为咱们带来了ArcTIcPro系列IP。其首要商场是超低功耗SoC商场，例如蓝牙、物联网等等，它的eFPGA将给这些超低功耗SoC带来可装备性，然后完结更好的功耗与本钱。别的，QuickLogic的eFPGA支撑以性价比高著称的SMIC，也是其一大亮点。
Menta与之前三家比较，其最大的亮点是可移植性最好，由于之前三家公司供给的eFPGA都是GDS硬IP，而Menta能够供给RTL软IP，因而能够轻松移植到不同的工艺上。
FPGA SoC：老树发新枝
假如说eFPGA是往SoC里边参加FPGA的话，那么FPGA SoC的概念便是在FPGA里边加上了处理器。FPGA通过这么多年的开展，现已不仅仅验证规划的渠道，而变成了一种独立的规划完结方法。FPGA可快速重装备的特色使它在许多对灵活性有要求的渠道如虎添翼。
为了能从外部便利地操控FPGA，往往需求在FPGA里边完结一个微处理器以运转操作体系以及相关程序，然后把程序中可加快的部分运用FPGA里边的可装备逻辑高效履行。尽管程序中的大部分运算都能够由FPGA加快，可是操作体系部分却或许成为全体完结的瓶颈：在传统FPGA中，微处理器往往会用软核（如MicroBlaze）在FPGA上完结，因而比起用来加快的逻辑部分，微处理器的运转速度会比较慢（时钟频率《100 MHz），然后拖慢了全体体系的功率。有鉴于此，Altera和Xilinx都推出了自己的计划，即在FPGA芯片内集成一个微处理器硬核（如ARM系列处理器）。该硬核不运用FPGA而是由定制逻辑完结，因而能够跑在很高的时钟频率（～1GHz乃至更高）。因而，在FPGA SoC中，处理器功能不再成为瓶颈，然后使全体体系完结更高功能。
现在Xilinx和Altera都现已推出了FPGA SoC相关产品，而且获得了用户的共同认可。可是，FPGA SoC的远景远远不止FPGA+高速处理器硬核。我们知道，FPGA开发生态开展较慢，一个重要原因便是硬件逻辑代码编写的学习曲线十分峻峭，导致开发者敬而远之。为了削减开发者的学习本钱并加快开发速度，FPGA厂商纷繁推出高档归纳东西（high-level synthesis），能够直接把C言语之类的高档言语翻译成RTL，然后大大简化FPGA硬件开发。而FPGA SoC合作高档归纳东西双剑合璧能让整个开发流程更简略：首要开发者用C写传统ARM上能跑的程序代码，之后高档归纳东西把代码中能够用FPGA加快的部分转化成RTL并用FPGA硬件完结，而代码的其他部分则跑在FPGA SoC中的ARM硬核上面。这样就让高功能FPGA开发变得十分简单，可望在未来让更多开发者能参加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？笔者以为，这两种生态都表明晰SoC在摩尔定律遇到瓶颈的今日走向可装备的潮流，仅仅eFPGA从SoC的视点动身，而FPGA SoC则是从传统FPGA的视点动身。这有点相似之前的微处理器，以Intel代表的传统处理器芯片供给商的技能开展途径是以处理器为本，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，使得处理器更挨近SoC；而以ARM为代表的IP供给商则是供给处理器IP，为ASIC中集成适宜的处理器IP成为有用的SoC变得更便利。这两种生态将会一同存在，然后跟着商场的开展或许会在某个中心点交融在一同。让咱们拭目而待！
