TI已經(jīng)向FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)下戰(zhàn)書了，其正在研究一種結(jié)合了多核ARM處理器、數(shù)字信號處理器(DSP)和多可編程硬件加速器的特殊用途處理器系列，TI宣稱該系列處理器能夠取代FPGA，而FPGA社區(qū)目前主要由Altera和Xilinx把持。TI能完成這一壯舉嗎?FPGA就像是一塊空白的石板，能夠解決任何高速計算的問題，但相對價格較高，編程較為困難，而且比較浪費資源(在大多數(shù)FPGA設(shè)計中，通常不會用到FPGA的每個門)。

另一方面，TI還必須將這一系列擴展到整個FPGA的市場范圍。這能夠完成嗎?我們詢問了TI、Altera和一些分析師，然后我們將他們的觀點在下面進行了一些梳理。(另外，我們也向Xilinx提出過問詢請求，但得到的答復(fù)是“無可奉告”。)

集成了11.3 Gbps收發(fā)器的Altera Stratix IV FPGA芯片

“在我看來，TI的產(chǎn)品很有趣很有前瞻性，因為其針對現(xiàn)有的解決方案提供了兩個有針對性的解決方案：該方案在保證了大致相當?shù)男阅艿耐瑫r還實現(xiàn)了更低的成本和更低的功耗，這對于該方案在軍事和工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。在這一點上，該解決方案不能能夠提供更為便攜式的方案，同時還為現(xiàn)存設(shè)備的FPGA 的更替提供了有效的方式。”Strategic Technologies Practice的主任Asif Anwar說，“另一條戰(zhàn)線可能是在GGPU(通用圖形處理單元)上。”

Altera HardCopy II 230 ASIC(專用集成電路)，與Stratix II FPGA兼容。

據(jù)Anwar講，基于GGPU相關(guān)的COTS(商品化的產(chǎn)品和技術(shù))也被用來作為FPGA和ASIC的一個替代選項，尤其是在需要以同樣的方式處理大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用中，比如說SAR(合成孔徑雷達)圖像。Anwar說TI的SoC也能應(yīng)用到這一領(lǐng)域，而且同時還提供了更強大處理性能;這對于消費者來說是一個更為理想的解決方案，而不必使用FPGA，但是因為成本的關(guān)系，該方案中使用了GGPU作為一種“還算足夠好”的解決方案。

“值得強調(diào)的一點是，GGPU上有一種固有的限制，使得他們并不適合靈活性更高的應(yīng)用中，比如說電子對抗戰(zhàn)(EW)。而TI的解決方案應(yīng)該能夠處理 EW系統(tǒng)中對復(fù)雜性的要求。TI的解決方案能取代FPGA嗎?那是肯定的，當然，F(xiàn)PGA仍在一些特定市場是非常關(guān)鍵的，比如說太空領(lǐng)域，這是FPGA和 ASIC的戰(zhàn)場。我不認為這一過程是能一蹴而就的，但是如果TI能夠提供一整個系列的解決方案，那么可能很快這些解決方案就將具備蠶食FPGA市場的能力。”

另一方面，一些分析師也聽說TI正嘗試用一個異構(gòu)處理器系列取代已有的FPGA，即使只是在某些特定的應(yīng)用中。

“簡單地說，TI夸大了自己的情況。”分析公司The Linley Group的Linley Gwennap說。

Xilinx XC2064 FPGA首先使用LUT(查詢表)。

Linley指派了一位分析師Jag Bolaria為我們解釋該公司結(jié)論的更多細節(jié)。

“TI的定位是很不錯，而且它也能取得一定的FPGA市場。”Bolaria說，“TI將會取代一部分FPGA應(yīng)用。TI的器件憑借更好的能量效率和更好的門使用率為其國防方面的應(yīng)用贏得了可能，其門利用率的優(yōu)化可以低至50%。”

然后Bolaria提出了更重要的觀點，而這可能就是Linley的觀點和TI的期望之間的分歧。

“但TI的設(shè)備并沒有可編程邏輯，事實上其并不能完成FPGA的所有工作，F(xiàn)PGA使用的是可重構(gòu)邏輯。TI的設(shè)計能在需要ADC/DAC的設(shè)計中取代FPGA。在穩(wěn)定的設(shè)計中——即設(shè)計中的改變是可預(yù)測的，這是FPGA的優(yōu)勢就更為明顯。”

話說TI不具備可編程邏輯是不正確的，但TI并未就此指控做出直接回應(yīng)。

TI的通信處理器業(yè)務(wù)開發(fā)經(jīng)理Robert Ferguson說：“66AK2L06有可編程的內(nèi)核——其中ARM、DSP和硬件加速器都是可編程的——而FFTC(快速傅里葉變換協(xié)處理器)、 DFE(數(shù)字前端)和NetCP(網(wǎng)絡(luò)協(xié)處理器)/安全硬件都是可以被用戶編程的，而且包含由邏輯，尤其是考慮到DFE的價值以及其在信號鏈中從ADC到 66AK2L06中扮演的角色。”

Linley的資深分析師Tom Halfhill卻并不認同，他毫不含糊地指出TI在謊報自己的芯片。他說：“TI的芯片沒有可編程邏輯。TI的芯片能否取代FPGA還需要一項一項逐一篩查。有的情況，F(xiàn)PGA確實能被取代，但也有的使用場景仍然是FPGA的。至少FPGA在兩個方面不會落?。阂粋€需要小批量定制的解決方案，沒有必要設(shè)計ASIC時;以及解決需要比傳統(tǒng)的DSP更高的信號處理性能時。”

Halfhill承認TI的信號處理和數(shù)據(jù)收集技術(shù)在其設(shè)計中一定能夠有所裨益，但他們最先推出的一系列產(chǎn)品肯定不具有顛覆FPGA的實力。

他說：“TI正在推廣用于數(shù)據(jù)收集應(yīng)用的芯片，比如可能會用到DFE、JESD204B和DSP內(nèi)核的雷達和聲吶中。一些系統(tǒng)設(shè)計中可能使用FPGA實現(xiàn)這些功能，所以在這些案例中，66AK2L06能夠取代FPGA(或自定義ASIC)。”

Altera簡單評價了Linley Group關(guān)于FPGA面對TI的挑戰(zhàn)時所作的相關(guān)評論，并試圖總結(jié)FPGA相比于TI的解決方案的優(yōu)勢，從而對Halfhill的評價進行延伸。

Altera戰(zhàn)略技術(shù)營銷經(jīng)理Trung Tran說：“隨著具有先進信號處理要求的高性能系統(tǒng)的不斷發(fā)展，設(shè)計師需要更強的FFT(快速傅里葉變換)，還需要32甚至更多的信道以完成更為復(fù)雜的大規(guī)模并行計算。FPGA是這些應(yīng)用中的理想的解決方案，因為FPGA的靈活性更高，而且它們能為客戶帶來最先進的工藝節(jié)點和最前沿的技術(shù)。”

另外其他的分析師還有另外的一些更大局的看法，即異構(gòu)內(nèi)核處理器和專用內(nèi)核處理器將怎樣影響Altera、Xilinx和其它FPGA供應(yīng)商?比如說，英特爾的Xeon接受內(nèi)部封裝了Altera FPGA的預(yù)定，這導(dǎo)致市場傳出了英特爾收購Altera的傳聞。

“TI現(xiàn)在正在做的事情很多FPGA公司都已經(jīng)做過了，即增加異構(gòu)內(nèi)核。TI的66AK2L06有可能在高速通信等相關(guān)領(lǐng)域取代FPGA，但FPGA公司已經(jīng)看到對片上可編程內(nèi)核的需求，這也能在相同的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮效用，盡管可能價格相對較高一點。”

關(guān)于TI 66AK2L06到底能適合那些應(yīng)用，其它的分析師也提供了一些有理有據(jù)的意見。

Semico Research Corp.高級分析師Richard Wawrzyniak說：“TI的器件相對于FPGA有優(yōu)點也有缺點。TI確實能獲得一定的市場份額，但除此之外，F(xiàn)PGA更好。一個FPGA能夠解決的問題同樣可以用TI的芯片來解決;而FPGA的成本高出一倍，消耗的功率也可能不止12W，可能會達到20W。”

使用2.5D堆疊硅片互聯(lián)技術(shù)的Virtex-7 2000T FPGA，其上有60億個晶體管。

但他補充說TI要想完全取代FPGA還有很長一段路要走，尤其是考慮到設(shè)備的尺寸、價格、功耗方面的問題——功耗必須要和尺寸、重量和價格達到相對的平衡。

“如果TI系列最終能夠提供更強的處理能力、更便宜的價格和更有優(yōu)勢的功耗表現(xiàn)，比如說功耗能降到2W，那么它就有可能在每一個領(lǐng)域都取代FPGA。但在我看來，TI在高端FPGA市場的作為可能不會太大，他們將更專注于降低功耗水平。目前TI的設(shè)計中已經(jīng)有很多的新資源，能比FPGA做得更多，所以毫無疑問其將會切入FPGA的市場，尤其是一些數(shù)據(jù)加速和安全應(yīng)用中。”Wawrzyniak說。

一位分析師稱TI的動作只是從之前的各種專門方法向標準驅(qū)動方案的電子產(chǎn)品進化的一部分。據(jù)IHS科技公司的MCU&MPU高級分析師Tom Hackenberg說：“TI的市場表現(xiàn)將會對FPGA的特定應(yīng)用市場產(chǎn)生競爭性的影響。不過，卻并不會成為真正的威脅，因為其本身也是系統(tǒng)設(shè)計的競爭演化周期的一個自然組成部分。”

據(jù)Hackenberg說，這個設(shè)計周期有如下趨勢：

先是由許多分立元件和模擬前端(如無線電和傳感器)構(gòu)成的新應(yīng)用。接下來模擬元件換成了數(shù)字組件，其中有各種各樣的數(shù)字模塊，如內(nèi)存、數(shù)字信號處理器、微控制器和處理器。

據(jù) Hackenberg說，現(xiàn)在隨著產(chǎn)量的增加，使用標準組件的技術(shù)開始被吸納到更復(fù)雜和更高效的方案中，許多模擬前端功能都換成了數(shù)字前端，從而避免了濾波器和信號調(diào)制的需求。邏輯組件開始開始配置在FPGA和DSP中，尤其是模數(shù)轉(zhuǎn)換和邏輯單元。而內(nèi)存也開始集成到微控制器和專用的處理器中。

隨著產(chǎn)量的繼續(xù)增加和標準化的持續(xù)，片上系統(tǒng)解決方案吸收了更為復(fù)雜的解決方案。模擬前端變成了模數(shù)轉(zhuǎn)換中最簡單的功能，其它的都交給了DFE。

據(jù)Hackenberg：“在產(chǎn)量帶來的規(guī)模效應(yīng)實現(xiàn)的時候，F(xiàn)PGA也面臨著來自其它邏輯組件的競爭，如ASIC和ASSP(專用標準產(chǎn)品)。而在這進化周期的后期階段，邏輯組件(包括FPGA、ASIC、和ASSP)與DFE經(jīng)常被吸納到SoC中。處理器通過將更多的子系統(tǒng)集成而實現(xiàn)性能的提升和加速，同時也能通過配置保持靈活性。”

不管設(shè)計的復(fù)雜性，F(xiàn)PGA可以運行任何使用HDL語言(Verilog或VHDL)編寫的數(shù)字系統(tǒng)。

這就是TI的異構(gòu)內(nèi)核解決方案的進化情形——即Hackenberg所謂的“將這些新應(yīng)用帶到下一階段。”

“TI 66AK2L06系統(tǒng)芯片是應(yīng)用處理器、DSP、JESD204B和可配置邏輯的混合，這樣就能靈活地實現(xiàn)一個數(shù)字前端的許多不同應(yīng)用，這是一個很好的解決方案，并且在其目標市場(航空&國防、測試&測量和醫(yī)學(xué)成像等需要在其數(shù)字前端和處理器之間用到一個或多個模擬或邏輯組件的應(yīng)用)上有巨大的應(yīng)用潛力。今天的FPGA能夠輕而易舉地處理大量的并行通道，是因為他們的們結(jié)構(gòu)可以專用于復(fù)制這些串行數(shù)據(jù)輸入，并以很高的數(shù)據(jù)率進行濾波。”Hackenberg告訴我們，“但66AK2L06有潛力消除模擬信號接收器和處理器之間的組件，從而在大多數(shù)使用場景中達到節(jié)省功耗和空間的目的，而根據(jù)組件成本和開發(fā)時間的不同，開發(fā)成本也會有所降低。”

是什么一直在保持FPGA市場的活力?據(jù)Hackenberg說，是采用的新設(shè)計和新應(yīng)用可以首先上市，然后整個過程又能在另一個應(yīng)用中重新開始。

TI 66AK2L0是旨在取代FPGA的第一個系列

“一些市場對并行處理的量要求非常高，如電信和視頻內(nèi)容處理，這些市場對FPGA的使用時間可能會更長更廣泛，因為這里的并行處理的數(shù)據(jù)量非常大，而相關(guān)的標準還在不斷發(fā)展。一些應(yīng)用卻永遠不會有足夠的量來保證ASSP/ASIC和最終的TI SoC的開發(fā)成本。這就意味著FPGA的市場還將繼續(xù)保持活力，但TI也將帶著其66AK2L06進入下一個應(yīng)用階段。”