FPGA40周年！
2025-06-03 13:10:56 EETOPFPGA是由賽靈思發明的，2022 年賽靈思被 AMD 正式收購。今年是首款商用現場可編程門陣列（FPGA）問世40周年。值此之際，AMD特意發文慶祝。
以下為原文：
FPGA引入了可重新編程硬件的概念。通過打造“如軟件般靈活的硬件”，FPGA的可重新編程邏輯徹底改變了半導體設計的面貌。開發者首次能夠設計芯片，若在開發過程中或芯片制造后規格或需求發生變化，他們可重新定義芯片功能以執行不同任務。這種靈活性使得新芯片設計得以更快開發，加速了新產品上市時間，并為專用集成電路（ASIC）提供了替代方案。
其對市場的影響是巨大的。FPGA催生了一個價值超過100億美元的產業，過去四十年間，賽靈思已向不同細分市場的7000多家客戶交付了超過30億片FPGA和自適應片上系統（SoC，即結合FPGA架構與片上系統及其他處理引擎的設備）。事實上，賽靈思已連續25年穩居可編程邏輯市場份額榜首。
加速創新
FPGA由已故的羅斯·弗里曼（Ross Freeman）發明，他是賽靈思公司（Xilinx, Inc.，現為AMD的一部分）的聯合創始人，也是一位工程師和創新者。他深信，除了標準的固定功能ASIC設備外，必然存在一種更好、更具成本效益的芯片設計方式。FPGA為工程師提供了即時更改芯片設計的自由度和靈活性，使他們能夠在一天內開發并設計出定制芯片。FPGA還助力開創了“無晶圓廠”商業模式，這一模式變革了整個半導體行業。通過消除對定制掩模工具的需求及相關非經常性工程成本，FPGA證明了公司無需擁有晶圓廠即可創造出突破性硬件——他們只需具備遠見、設計技能和FPGA即可，從而加速了硬件創新。
羅斯
·弗里曼（右）俯瞰XC2064布局
全球首款商用FPGA——XC2064，集成了85,000個晶體管、64個可配置邏輯塊和58個I/O塊。相比之下，如今最先進的基于AMD FPGA的設備，如Versal Premium VP1902，則集成了1380億個晶體管、1850萬個邏輯單元、2654個I/O塊、多達6864個DSP58引擎，以及豐富的用于存儲、安全和接口技術的硬IP。
自全球首款商用FPGA（XC2064）問世以來的40年間，FPGA已在電子領域無處不在，并深深融入人們的日常生活。如今，包括FPGA、自適應SoC和模塊化系統（SOM）在內的自適應計算設備已廣泛應用于汽車、火車車廂、交通信號燈、機器人、無人機、航天器和衛星、無線網絡、醫療和測試設備、智能工廠、數據中心，甚至高頻交易系統等各個領域。
發展里程碑
過去40年間，AMD的創新和不斷變化的市場需求推動了FPGA技術的諸多驚人突破。
1985年：XC2064——首款商用FPGA
1990年代：XC4000和Virtex? FPGA——首款集成嵌入式RAM和DSP的FPGA，用于無線基礎設施。
1999年：推出Spartan系列——為傳統ASIC在大規模應用中提供了具有成本效益的替代方案。
2001年：首款集成SerDes的FPGA。
2011年：Virtex-7 2000T成為業界首款采用晶圓級芯片尺寸封裝（
Chip-on-Wafer-on-Substrate，CoWoS）技術的量產產品——助力開創了先進2.5D集成技術的先河，該技術已成為高性能計算（HPC）系統的基礎，并正在推動GPU在人工智能（AI）領域的創新浪潮。
2012年：Zynq系列——首款將Arm CPU與可編程邏輯相結合的自適應SoC。
2012年：Vivado? Design Suite——使FPGA設計對軟件開發者更加友好。
2019年：首款Versal自適應SoC問世——引入專用AI引擎和可編程片上網絡（NOC）。
2019年：Vitis? Unified Software Platform——提供預優化的AI工具和抽象層，以加速推理。
2024年：Versal AI Edge Series Gen 2——將可編程邏輯、CPU、DSP和AI引擎集成于單一芯片，實現端到端AI加速，為需要異構、低延遲和高能效計算的新一代應用提供動力。
2024年：Spartan UltraScale+ FPGA系列——進一步豐富了我們的成本優化FPGA和自適應SoC產品組合，為邊緣端的I/O密集型應用提供成本效益和能效表現。
Vivado和Vitis軟件的推出在推動市場擴張方面發揮了重要作用。Vivado軟件使開發者能夠簡化工作流程、縮短開發周期，并通過高級功能（如高級綜合、機器學習優化和無縫IP核集成）解鎖更高性能。
Vitis?開發者環境提供了預優化的工具和抽象層，以加速AI推理。最新版本（2024.2）新增了獨立工具，用于嵌入式C/C++設計，并增強了AMD Versal自適應SoC與AI引擎結合使用的便捷性。我們將繼續投資這些工具，以提高用戶生產力，并使他們能夠充分利用新的和不斷發展的數據類型和AI模型。
FPGA技術的演變
邊緣端的AI
如今，大多數AI工作負載在數據中心GPU上運行。然而，越來越多的AI處理正在邊緣端進行。FPGA技術正引領著AI應用在各個行業的快速增長。FPGA和自適應SoC能夠實時低延遲處理傳感器數據，實現邊緣端的加速AI推理。隨著近期小型生成式AI模型的推出，我們可以預見一個“ChatGPT時刻”即將在邊緣端到來，這些新的AI模型可以在邊緣設備上運行，無論是AI PC、汽車、工廠機器人、太空設備還是任何嵌入式應用。
以下是AMD自適應計算技術如何賦能當今邊緣端AI工作負載的幾個實例：
美國國家航空航天局（NASA）——AMD Virtex FPGA助力NASA火星探測器實現圖像檢測、匹配和校正，并在將數據傳回地球前過濾掉無用數據。此外，最新的航天級Versal AI Edge自適應SoC為太空應用帶來了加速的AI推理，其AI引擎針對機器學習（ML）應用進行了優化。
斯巴魯（Subaru）——已選擇AMD Versal AI Edge Series Gen 2自適應SoC，為其下一代高級駕駛輔助系統（ADAS）“EyeSight”提供AI功能。
西克（SICK）——AMD Kintex? UltraScale+? FPGA和FINN ML框架幫助西克通過快速準確的包裹檢測提升工廠自動化水平。
拉德曼蒂斯（Radmantis）——AMD Kria?自適應SOM設備正在實現實時AI推理，以推動可持續水產養殖的發展。
JR九州——日本最大的新干線運營商之一正在使用AMD Kria SOM進行其基于AI的軌道檢測系統的實時圖像處理。
克拉留斯（Clarius）——正在使用AMD Zynq UltraScale自適應SoC幫助AI在其手持超聲設備中識別感興趣區域。
展望未來
我們認為，基于FPGA的自適應計算將繼續推動自動駕駛、機器人和工業自動化、6G網絡、氣候變化、藥物發現、科學研究和太空探索等領域邊緣端AI應用的突破。在慶祝FPGA問世40周年之際，我們為發明這項技術并見證其發展歷程感到無比自豪，同時也對其未來40年的影響充滿期待。致力于開發前沿和市場領先產品的開發者將繼續使用FPGA技術推動創新芯片設計、支持硬件輔助驗證并加速產品上市時間。AMD致力于在未來數十年間引領這一驚人技術的持續發展。
關鍵詞： FPGA
