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 FPGA的上涨空间巨大,未来被看好

2019-05-16 15:37:21


2018年全球FPGA市场规模突破60亿美元,达到63.35亿美元,而随着AI和5G的加速推进,预计到2025年,FPGA市场还将持续增长至125亿美元左右。目前看来,FPGA的上涨空间巨大,市场规模持续增长。

FPGA的前世今生

FPGA(Field-Programmable Gate Array),即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。

它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

FPGA芯片由输入/输出块、可配置逻辑块和可编程互联三部分组成,同一片FPGA,不同的编程数据,可以产生不同的电路功能,因此FPGA的使用非常灵活。

FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一,它的应用领域包括航空航天/国防、消费电子、工业、电子通讯等。

架构方面,FPGA拥有大量的可编程逻辑单元,可以根据客户定制来做针对性的算法设计。除此以外,在处理海量数据的时候,FPGA相比于CPU和GPU,独到的优势在于,FPGA更接近IO。换句话说,FPGA是硬件底层的架构。

比如,数据采用GPU计算,它先要进入内存,并在CPU指令下拷入GPU内存,在那边执行结束后再拷到内存被CPU继续处理,这过程并没有时间优势。

而使用FPGA的话,数据I/O接口进入FPGA,在里面解帧后进行数据处理或预处理,然后通过PCIE接口送入内存让CPU处理,一些很底层的工作已经被FPGA处理完毕了(FPGA扮演协处理器的角色),且积累到一定数量后以DMA形式传输到内存,以中断通知CPU来处理,这样效率就高得多。

性能方面,虽然FPGA的频率一般比CPU低,但CPU是通用处理器,做某个特定运算(如信号处理,图像处理)可能需要很多个时钟周期,而FPGA可以通过编程重组电路,直接生成专用电路,加上电路并行性,可能做这个特定运算只需要一个时钟周期。

比如一般CPU每次只能处理4到8个指令,在FPGA上使用数据并行的方法可以每次处理256个或者更多的指令,让FPGA可以处理比CPU多很多的数据量。

举个例子,CPU主频为3GHz,FPGA主频为200MHz,若用来做某个特定运算,CPU需要消耗30个时钟周期,FPGA却只需要消耗一个,则耗时情况为CPU:30/3GHz=10ns;FPGA:1/200MHz=5ns。可以看到,FPGA做这个特定运算速度比CPU快,能帮助加速。

FPGA的市场规模

2013年,全球FPGA的市场规模为45.63亿美元,而到了2018年,这个数字增长到了63.35亿美元。业内人士预计,随着目前5G时代的进展以及AI的推进速度,全球FPGA市场规模至2025年有望达到约125.21亿美元。

FPGA的下游应用地区分布:目前最大的为亚太地区,占比39.15%,北美占比33.94%,欧洲占比19.42%;而至2025年,亚太地区的占比将会继续的提高至43.94%,此间原因也主要因为下游应用市场在未来的主要增长大部分集中在亚太地区。

按照FPGA下游应用来分拆FPGA的市场规模的话,可以看到对2018年而言,通讯领域所用FPGA占据约40%,消费电子占据23%,为最大的应用下游;根据预测至2025年时最大的应用领域将是汽车,占比29%,而数据中心以及工业的占比也将直线上升至13%和19%。

FPGA“钱”景诱人

目前,FPGA的主要产业链供应商仍然集中在欧美地区,中国厂商在FPGA这个细分领域和国外巨头的差距,远远比其他领域要大得多,这主要是因为FPGA软件开发难度大,需要最先进的制造封测工艺、IP多且杂,因此中国目前的发展存在严重滞后。

虽然FPGA行业是一个高进入壁垒领域,但“钱”景却非常诱人。尤其在薪资方面,FPGA工程师的待遇在电子行业属于偏高水平,基本与通信领域系统工程师待遇相当,而那些经验丰富的FPGA工程师,更是千金难求。

 来源:电子发烧友网

 

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