近日,Altera資深副總裁,首席技術官Misha Burich訪華。雖然這不是Misha第一次來中國,但卻是他第一次面對國內媒體。Misha做了《硅片融合時代的FPGA》的主題發言,以下是其主題演講中的最重要部分：未來十年是硅片融合的十年。

　　以下文字整理來自Misha發言：

　　當集成了很多其他功能之后，FPGA從原先的服務于膠合邏輯這樣的功能開始慢慢進入到其他的市場。比如說通訊、軍工、測試儀器以及醫療等領域，這就是硅片融合的趨勢。

　　通用處理器或通用芯片的主要特點是軟件可編程，這樣整個系統都會靈活，同一款芯片可以用在不同地方，應用范圍廣，靈活性高，但同時問題是功效低，也就意味著每個任務所消耗的功耗會高。

　　另外讓我們看一下ASSP或者是ASIC，他們是固化的硬件，專門針對某個應用。這些硬件很多都是不能編程的，這類產品的特點是成本低，效率高，面積小，但缺點是靈活性低，這時候有一些ASSP或者ASIC公司開始加入一些處理器，使其具有一定的靈活性。

　　而FPGA則是介于二者之間，兼具二者的優點，硬件可編程的靈活性同時也兼具較好的功效。

　　圖一：以每十年為階段的FPGA市場演進圖

　　所以在你選擇方案時，會有兩方面的考慮，到底是需要靈活性還是在意系統功耗。在英特爾的一份關于靈活性與效率的報告(High-Performance Energy-Efficient Reconfigurable Accelerator Circuits for the Sub-45nm Era)中，列舉了一個衡量標準，即每毫瓦百萬運算次數。最左邊的是通用處理器，這一部分你會看到它的功效相對比較低，但是它的靈活性相對比較高。中間這一塊是DSP，DSP的功效其實在中間，功效最高的是專用的一些硬件，比如說ASIC、ASSP等，但是它的靈活性相對會很低。其實英特爾這個報告得出的一個結論是在一個要兼顧靈活跟功效的系統里面，最好的方案就是處理器與專用的硬件相結合。

　　圖二：來自英特爾的報告

　　根據英特爾的報告，英特爾也在找類似的硅片融合的方案。Altera也有硅片融合的趨勢，如果FPGA中集成了處理器，會同時兼具硬件與軟件的靈活性。同時，如果是我們把ASIC跟ASSP的一些特性加到我們FPGA，我們又可以為這個系統帶來更高的功效，更低的成本，這就是我們硅片融合的一個趨勢，這里面有處理器，有DSP，有專用的IP。當然加上可編程的架構，這就是硅片融合時代的混合系統架構。

　　作為FPGA的供應廠商，我們有一些天然的優勢去做硅片融合這樣的技術，是因為作為FPGA的供應廠商，我們了解FPGA的架構，我們有它的一些生態系統。我們可以利用在FPGA上的優勢，引用外面處理器或者是一些硬核的IP，來融合系統架構。有些芯片廠商如果沒有FPGA的積累，盡管可以去做一些硅片融合，但他們只能做到處理器加上一些硬核的IP，靈活性就沒有像傳統的FPGA廠商做到這么靈活。

　　在我們看到的未來十年，FPGA架構的演進還在繼續。在FPGA中我們會有硬核的處理器，會有大容量的邏輯單元，我們可以利用這種兼顧的架構不斷拓展應用領域。我們可以覆蓋高性能的計算、高性能的存儲、汽車馬達控制等。

　　在迎接硅片融合的時代，如果只是做芯片的話是不夠的。芯片上面需要支撐的技術，作為Altera，我們在這塊也有一些積累。比如說像集成處理器等方面。其實在過去的幾年中，我們已經有很多的很廣的處理器的選擇給到客戶，包括我們自己開發的Nios 2的軟核處理器，它是一個RSIC架構的處理器，是利用FPGA的架構來實現處理器功能的軟核。根據我們的調查，有三分之一的客戶會用到一個或多個NIOS軟核處理器。同時我們在硬核的處理器選擇上，我們會有ARM硬核處理器集成在FPGA中。

　　同時在其他的處理器的選擇上，我們還有MIPS 32這樣的軟核處理器給到客戶，同時還有跟飛思卡爾合作的ColdFire軟核處理器，ARM Cortex軟核處理器。同時，我們也和英特爾合作，有些客戶希望為Atom增加靈活性，所以英特爾將我們的FPGA與Atom做到了一個封裝下，成為單芯片方案。

　　另外一個方面作為ASIC這一塊，我們有HardCopy的技術，不光是整個芯片可以做成HardCopy，我們還有技術是把FPGA的一部分做HardCopy，這樣的話我們可以給客戶提供嵌入式ASIC方案。在ASSP這一塊我們會提供給客戶的解決方案，同時會有一些IP。舉個例子，我們在2010年我們收購了一個公司叫Avalon，這個公司主要它是在OTN光通訊這一塊，它有很多光通信IP積累。通過收購Avalon這樣的公司，Altera能夠為OTN的客戶提供一些解決方案，同時我們會用這樣的IP幫客戶解決一些系統的方案。

　　在DSP這一部分，Altera是一直在投入的。包括我們會提供浮點運算的DSP的架構，因為在有些應用里面需要有浮點運算的DSP來給到很大的動態范圍。我們同時還有在可變精度的DSP上面，我們在新一代的產品上面會有這樣的可變精度的DSP模塊給到客戶。您看到復雜的系統上面，包括有FPGA、有處理器、還有DSP這樣的一些不同的技術，對它進行編程其實是需要重要考慮的。怎么樣來編程是需要一套環境，包括綜合、仿真還有持續分析主要是對FPGA進行編程。而對于復雜的芯片系統來說，系統互連也是需要考慮的。

　　同時，對于C代碼的編程，需要對處理器進行C代碼的編程這樣一些工具，也是要考慮的。包括DSP的編程方法，編程工具也是要考慮的事情。同時對于嵌入式的軟件，還有操作系統方面的考量。

　　圖三：混合系統架構下Altera生態系統開發工具

　　以上這五點，是在混合系統開發環境下需要考慮的設計方式及方法。

　　現在在Altera，有50%的開發人員是在做軟件工程支持方面，50%做芯片本身。我自身也是來自EDA公司，所以公司其實是很重視這部分。

　　針對以上五點混合系統開發環境，我們有分別的解決方案：

　　在綜合、方針及時序分析方面，我們有傳統的QuartusII，而在片上互連方面，我們有Qsys工具。在基于C語言的編程工具上，OpenCL可以做一個并行編程的編譯器。DSP編程方面，我們跟The MathWorks合作，可以通過SoPC Builder下的DSP Builder提供給客戶。同時嵌入式的軟件工具及OS支持，由于我們有最強大的處理器組合，因此可以通過他們的第三方開發工具，獲得對FPGA的開發支持。