最近eFPGA的概念越来越火了,电子工程专辑了解到,市场上提供嵌入式FPGA IP的厂商不仅有Achronix,Flex Logix这两家厂商在供货货,还有Adicsys、Efinix、Menta、Quicklogic等多家厂商也同样在提供FPGA IP。

究竟这些厂商提供的嵌入式FPGA IP (eFPGA)产品之间有没有区别,区别大不大,做IC设计的工程师应该如何选择?电子工程专辑日前就此请教了Flex Logix销售总监简捷,他作了回答,并提供了一份对比的表格,做了详细的阐述。

简捷表示,目前市场上eFPGA厂商最主要的两个玩家还是Achronix和Flex Logix。这两家的eFPGA产品对比有着非常明显的区别。

FPGA17110901 表一:不同公司的eFPGA在设计规格上的不同之处。(资料来源:Flex Logix)

首先,Achronix自身有向客户提供FPGA硬件芯片,同时还提供Chiplet和eFPGA IP。Flex Logix是一家专门提供嵌入式FPGA IP的厂商,从经营模式上来看,Flex Logix的客户非常专一,只有芯片设计公司,用户是懂FPGA的IC设计工程师。但是Achronix的用户既有使用FPGA的系统设计工程师,也有采用他们的eFPGA IP的芯片工程师。因此产品从一开始就会有很大的区别。

FPGA17110902 表二:在后端设计上,不同eFPGA供应商的做法区别非常大。(来源:Flex Logix)

市场上的FPGA芯片厂商,通常会每3年发布新一代的FPGA芯片,主要是根据芯片制造工艺的更新换代周期而定。“所有最新的foundry工艺,最早的代工客户,肯定会是FPGA芯片。因为相比SoC来说,FPGA的复杂度相简单,生产制造也容易得多,代工厂可以在早期将产品良率拉高。”简捷告诉电子工程专辑记者这个芯片制造行业的“潜规则”。

随着FPGA客户需要用上不同的DSP/RAM,因此FPGA芯片里被加入了不同的LUTs模块、DSP模块以及RAM模块等。甚至是不同的ARM CPU核,将FPGA芯片变成了异构的SoC。

在这些FPGA芯片供应商中,Achrnoix选择同时提供芯片硬件和eFPGA。而Altera、Xilinx和Lattice等公司则按兵不动,继续保留在FPGA芯片市场,不对外提供eFPGA IP。

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Flex Logix最近宣布成为了TSMC IP Alliance成员,这是TSMC在eFPGA IP的唯一成员,已经可用的TSMC工艺包括有40LP/ULP、28HPM/HPC、16FFC/FF+/12FFC 以及7nm工艺。

“客户采用我们的eFPGA IP做设计,规模范围从100 LUTs至200K LUTs,数百到数千的用户 I/O,可支持任何类型的RAM,以及选择我们提供的DSP加速器。”简捷说,Flex Logix提供两个小核EFLX 150 Logic\EFLX 150 DSP,Array范围 150 - 3.7K LUT4s, 和两种大核EFLX 4K Logic\EFLX 4K DSP,ARRAY SIZES FROM 4K - 200K LUT4s。

大核小核还可以任意组合排列,芯片设计工程师可以在芯片中做灵活的使用和布线。

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支持不同的metal stack,这可以给客户的芯片设计上带来非常大的灵活性,而不会让客户做重新的金属层的布局,去修改GDS文件,做更多的验证,面临潜在的设计风险。

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Flex Logix对外公布的客户有SiFive, DARPA, Harvard,Sandia等。

简捷最后对电子工程专辑解释说, “随着我们跟客户接触得越多,我们发掘出来越来越多的应用。在物联网MCU中,由于这是非常细分化的市场,一颗MCU需要连接不同的传感器,而传感器的接口有很多种,所以客户需要预留一些可编程的模块。在人工智能和机器学习也是如此,在存储控制器领域,市场上的存储器不断推出新的标准,控制器芯片如何满足新的存储标准,他们需要在芯片中也加入可编程的模块。无线领域,由于5G标准未最终确定,并且每个市场的标准也不尽相同,在SoC中预留可编程的模块,既只增加适当的成本,又保留的芯片的灵活性,还抢到了最早期的市场和客户。”

随着新兴市场的涌现,且先进芯片制造工艺的成本越来越高后,在设计中采用FPGA做原型机是一种通用的做法,同时在设计中加入eFPGA IP模块的新的芯片方式,预计在晶圆代工厂的支持下,今后会不断涌现出来。

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