嵌入式FPGA(eFPGA)是指将一个或多个FPGA以IP的方式嵌入ASIC，ASSP或SoC等芯片中。
换句话说，eFPGA是一种数字可重构结构，由可编程互连中的可编程逻辑组成，一般表现为矩形阵列，数据输入和输出坐落边际周围。 eFPGA一般具有数百或数千个输入和输出，可连接到总线、数据途径、操控途径、GPIO、PHY或任何需求的器材。
一切eFPGA都将查找表(LUT)作为根本构建模块。 LUT有N个输入挑选一个小表，其输出表明N个输入的任何需求的布尔函数。 有些eFPGA LUT有四个输入，有的有六个。有些LUT有两个输出。 LUT一般在输出端具有触发器; 这些可以用来存储成果。这些LUT寄存器组合一般以四进制方式呈现，还有进位算术和移位器，以便有效地完成加法器。
LUT接纳来自可编程互联网络的一切输入，并将其一切输出反应到可编程互连网络。
除了LUT之外，eFPGA还或许包含MAC(乘法器/累加器模块)。 它们也连接到可编程互连网络，用于供给更高效的数字信号处理(DSP)和人工智能(AI)功用。 关于内存来说，有很多的RAM，一般是双端口的封装。至于LUT和MAC，经过RAM连接到可编程互连网络。
eFPGA具有输入和输出引脚的外环，将eFPGA连接到SoC的其它部分，这些引脚也连接到可编程的互连网络。
软件东西用于组成Verilog或VHDL代码，以编程eFPGA逻辑和互连来完成任何所需的功用。
eFPGA是便利的新逻辑块，可在许多方面进步SoC的价值，其间包含：
运用数百个LUT的广泛，快速的操控逻辑;
可重新装备的网络协议;
用于视觉或人工智能的可重构算法;
用于航空航天运用的可重装备DSP;
用于MCU和SoC的可重装备加速器。
除了以上这些，还有更多，这儿就不逐个介绍了。
当今，已经有了一些eFPGA供货商，首要包含Achronix，Flex Logix，Menta和QuickLogic，此外，还有一些较小的供货商。有了这些挑选，客户需求决议哪一个最能满意他们的需求。那么，要怎么挑选呢? 尽管需求考虑商业要素，但本文要点评论技能要素。
第1步：制程的兼容性
一般状况下，即便在IP评价的前期阶段，公司也会挑选foundry厂和工艺节点。而台积电、GlobalFoundries和SMIC现在或正在开发针对包含65nm，40nm，28nm，22nm，16nm，14nm和7nm工艺节点的eFPGA。
可是，并非一切供货商对一切代工厂/工艺节点都有eFPGA，至少现在还没有。 经过他们的网站检查哪些与您的制程兼容十分重要。 您还应该看看所评论的eFPGA是否已经在芯片中进行了验证，并在NDA下供给了陈述。
不要忘掉检查金属仓库的兼容性。您挑选的要害IP，如SerDes或您的运用或许需求您运用特定的金属仓库，但并非一切eFPGA IP都与一切金属仓库兼容。
第2步：阵列巨细和功用
并非一切的eFPGA供货商都可以做十分小规划的eFPGA，一同，并不是一切厂商都可以做出规划十分大的eFPGA。别的，它们支撑的MAC和RAM的性质或许会有所不同。
关于您是否需求数百个LUT或数十万个LUT，以及您对MAC和RAM的需求，这或许会筛选出一些供货商。
过程3：运用RTL进行基准测验
eFPGA供货商会为您供给用于评价的软件，以便您可以确认(RTL)每个eFPGA可以完成的硅面积和功用。您需求eFPGA可以在与SoC其余部分相同的温度和电压范围内运转，因而请保证您需求的是支撑的。
在进行基准测验时，将苹果与苹果进行比较(compare apples to apples)十分重要。例如，您应该在相同的工艺(slow/slow or typ/typ or fast/fast)以及相同电压和相同温度下比较每个eFPGA。您应该期望来自eFPGA供货商的软件东西将答应您检查不同工艺转角和电压组合下的功用。
请注意，您的RTL适用于eFPGA。假如从硬连线ASIC规划中选用RTL，则触发器之间往往会有20~30个逻辑层。假如你把它放在没有优化的eFPGA中，它会运转得十分慢。在eFPGA中，LUT输出总是有触发器，您可以运用它们向RTL增加更多的流水线，以在eFPGA中取得更高的功用。
谈到RTL，保证你正在测验什么对你很重要。
一个16位加法器。你关怀的是它的运转速度有多快，可是假如你不当心，看到的成果或许会让你感到惊奇。现在幻想一个大的eFPGA。假如加法器放置在阵列的一个旮旯，输入和输出挨近，则功用将远高于在阵列中心找到加法器的状况。这是由于假如您调查从阵列输入到阵列输出的功用，当加法器坐落阵列中心时，到数据输入和加法器输出的加法器的间隔会更长。实际上，加法器是相同的，而且在两个方位运转速度都很快。问题在于你的测验没有阻隔加法器的功用，但它也加入了到达加法器所需的信号。
下图是一个比如，它运用一个LUT来布线，LUT速度不会改动，但经过互连进入和脱离LUT的推迟会产生。
图源：Flex Logix
为了应对这种效应，特别是由于您或许会比较两种不同尺度的eFPGA，您需求做的是在输入和输出上设置寄存器，这可保证您关怀的功用均可丈量，不受阵列的巨细和方位的约束。
假如您需求MAC的DSP或AI功用，请了解每个eFPGA的乘法器巨细和流水线的不同。 假如RTL指定了一个MxN乘法器，那么归纳软件将保证eFPGA完成它，但它或许会跨过两个或更多乘法器以到达所需的作用。 假如你需求MxN，那么这很重要。 可是，假如企图比较apples-to-apples的倍增功用，您会期望让RTL运用合适您所评价的一切eFPGA的倍增器巨细。
图：N-Tap FIR滤波器架构(来历：Flex Logix)
一些eFPGA直接将MAC聚集到一同，这比可编程互联网络快得多。 施行N-Tap FIR滤波器将显现具有MAC-to-MAC流水线的eFPGA与不具有流水线的eFPGA之间的差异。 上图为运用流水线DSP MAC完成的N-Tap FIR滤波器的示例。
过程4：运用您需求的RTL基准测验区域
与功用相同，在测验针对不同eFPGA的RTL的相对面积进行基准测验时，要十分当心。一些eFPGA供货商使您可以轻松生成数十种不同的阵列尺度，但其他人或许只会为您的基准测验供给两种尺度。
第一步是检查LUT计数(或MAC计数)。可是，不同的eFPGA供货商或许有不同的LUT尺度。在查找表中或许不会填满它，所以假如你有两个触发器进入一个与非门，再进入另一个触发器，那么任何巨细的查找表都将完成一个与非门。
某些eFPGA在输出端具有两个触发器，这使得N输入LUT可以分解为两个同享N输入LUT和一些输入子集的更小的LUT。此功用可进步面积利用率。
即便您正在对来自两家供货商的N-LUT eFPGA进行基准测验 – 而且您的规划运用了两个LUT中的一半而且两者的面积相同 – 但您不能判定它们相同好。 你需求确认的是eFPGA LUT的利用率是否可以完成。一般eFPGA的利用率为60-70%，但有些eFPGA的利用率可到达90%。 仅有能找到的办法是使RTL简直填满eFPGA的LUT。
另一种取得运用感的办法是检查展现方位的可视化。 鄙人面的比如中，LUT显然是十分严密地组合在一同的(暗影块是规划中运用的LUT)，这是高利用率的杰出视觉指示。
可是，即便在这儿你也有必要当心。 假如在上面的规划中，输入和输出均匀分布在eFPGA阵列的边上，那么跟着方位/途径软件将要害途径最小化，将具有更均匀地涣散LUT的作用。
因而，当运用这种可视检查时，测验将输入和输出分组到eFPGA的一个旮旯，这样，方位/道路软件就可以将LUT放在一同，以最小化要害途径。
过程5：对输入和输出容量进行基准测验
一些根据eFPGA的运用程序需求很多的输入和输出。例如，网络芯片的总线可以是512位宽(有时乃至数千位宽)。 您需求检查每个K-LUT可用的输入和输出计数，看看它是否在满意您需求的范围内。
定论
eFPGA是令人兴奋的新东西，它使SoC架构师可以使他们的芯片愈加灵敏和可重新装备。
运用上面的辅导准则，您将可以更快地找到最合适您共同运用程序、特定需求的eFPGA。假如您挑选正确的解决方案，您将可以充分发挥eFPGA的潜力。
