設計師們最有發言權，他們認為二十一世紀最具決定性的集成電路技術就是現場可編程門陣列（FPGA），而傳統門陣列和結構陣列技術將退居到特殊的大批量應用。 無論是用來完成關鍵功能還是直接作為系統核心，今天的FPGA所提供的性能、成本、功耗和容量都已經達到甚至超過此前專用IC或專用標準器件（ASSP）的水平。

　　可編程硬件的可配置特點不僅具備產品差異化和快速上市等傳統優點，同時當批量達不到足以支持開發專用IC成本的時候還可以加快投資回報速度。 在當前經濟和金融形勢同時惡化的情況下，先進的FPGA技術的發展已經到了一個引爆點。由于風險管理以及適應市場動態形勢的能力對于企業生存變得越來越關鍵，對于電子系統生產商來說，硬件可編程能力已經必不可少。

　　產品和技術復雜性不斷提高，同時開發周期卻越來越短，預算也更為緊張。因此，要做到真正的靈活應變，開發團隊還需要新的設計方法和工具。 賽靈思公司 Virtex?-6 和 Spartan?-6 FPGA系列的推出為“目標設計平臺”（targeted design platforms）奠定了硬件基礎，同時也是賽靈思公司致力于為設計小組提供強大開發工具和方法支持而努力的成果。新的平臺將進一步加快可編程邏輯在一系列終端市場中的應用速度，這些終端市場包括汽車、消費和有線/無線通信，以及航空航天和國防領域。

更廣泛的FPGA應用模式

　　最近由電子工程專輯（EE Times）雜志的 Piper Jaffray以及Kirtland 空軍基地FPGA任務保證中心（FPGA Mission Assurance Center）進行的最新研究證實了業界人士的直覺判斷： 門陣列、結構化ASIC和基于單元的ASIC產品應用已經進入停滯期，而在所有類別中FPGA替代這些產品的情況都很普遍。 門陣列產品的趨勢特別明顯，65%的受調查者認為門陣列的使用將保持穩定，而12.8%的人則認為會大大減少。與此相比，72%以上的人認為FPGA的使用將大幅增加，僅有27%的人認為將會保持穩定。 沒有人認為FPGA的使用會減少。

　　過去幾年時間里，賽靈思已經從全球市場發展過程中感受到了這一趨勢，公司在工業、消費以及汽車等市場的營收均有大幅增長。 同時，FPGA在中國和歐洲被更廣泛地應用于下一代無線通信系統之中。2006年開始推出的Virtex-5 FPGA系列正在成為賽靈思公司銷售額最大的Virtex系列。

　　系統設計人員，無論是從事消費產品還是工業控制領域的應用設計，都報告說正在考慮將FPGA用于多種應用之中。這部分是由于開發和生產專用IC的成本不斷飆升。 現在，FPGA已經從最初主要應用于原型設計逐漸延伸到最終產品的整個生命周期。 對于專用IC開發來說，其成本回收需要銷售大量的器件才可接受。 不然，相對較高的單件成本， FPGA器件與專用IC之間的成本差異就不是那么重要了。

　　隨著FPGA被應用于新的基帶無線和圖像處理系統，使用FPGA的工程師群體也在擴大。 20世紀90年代，FPGA的用戶群體幾乎主要由硬件設計師構成。 今天，豐富的IP內核和用戶友好的EDA工具使得系統集成人員、DSP開發人員，甚至嵌入式軟件工程師采用FPGA進行創新變得更為容易。 在FPGA用戶方面，Piper-Jaffray的研究表明73%的用戶在從事嵌入式設計。調查過程中74%的人在其從事的項目中采用了嵌入式處理器。硬內核處理器，特別是Power 架構的嵌入式處理器，處于領先地位。同時賽靈思Microblaze? 處理器這樣的可綜合軟內核處理器也在快速發展。

　　沒有哪個領域能夠比航空航天和國防領域使用可編程邏輯更為廣泛了。 軍用合同商中轉向FPGA解決方案的速度如此之快，數量如此之多，以致于空軍研究實驗室（Air Force Research Labs）在新墨西哥的Kirtland空軍基地專門新成立了FPGA任務保證中心（FPGA Mission Assurance Center ）。 推動主承包商和分承包商們采用FPGA的因素包括：更大成本競爭力、軍用航空航天系統標準的不斷演化以及安全、空間通信和航空電子學對可重新編程能力的需要。 盡管Piper-Jaffray調查中回答明年將會雇傭更多FPGA設計人員的比例達到42%，但航空航天和國防行業的這一數字卻達到了48%。

可編程技術勢在必行

　　在2001年的經濟低迷時期，產品開發的趨勢就很普遍。如今的2008-2009年，面對經濟和商業形勢的雙重危機，這種趨勢更加變得勢不可擋。 2009年每家企業最熟悉的口頭禪就是 “少花錢多辦事”，這意味著員工數量減少、預算緊張、市場窗口縮小以及產品生命周期更短。 同時，企業首席財務官（CFO）更強調降低風險。這也意味著企業在財務上更為保守，必須更為小心地限制在新市場中的投資。 此外，要求新產品開發人員還必須要不斷增加亮點，例如新產品，即使是功能更豐富了，也必須在成本和功耗方面展示出更多優勢。 面對更強烈的產品差異化需求和更為緊張的預算，設計人員看起來真有點無所適從。

　　現在，轉向可編程解決方案的時機已經成熟。 在FPGA行業的早期，可編程邏輯主要用于系統外圍，做為I/O系統或第二層控制子系統的膠合連接邏輯。 今天，FPGA已經應用于系統的核心。 當FPGA被用于中心控制或數字信號處理（DSP）任務時，所有的系統差異都可在FPGA內實現。 即使是FPGA僅僅作為標準CPU或DSP的配角時，產品設計的許多亮點可能也是通過FPGA實現的，因為FPGA能夠大幅提升性能和功能。 無論是在哪種情況下，FPGA的角色都在改變系統中IC設計的方式。

　　在當前企業普遍面臨財務困難的時候，轉向FPGA在財政上的可行性更大。 現在的工程預算很難平衡傳統專用IC設計流程不斷增長的沉沒工程（NRE）成本。 FPGA提供了比任何專用IC設計方式更低的設計成本。

　　事實上，當賽靈思CEO Moshe Gavrielov說到“可編程技術勢在必行”（the programmable imperative）的時候，他實際的含義是指當前的形勢幾乎強制要求從傳統ASIC轉移到可編程解決方案。 對于傳統門陣列和基于單元的ASIC來說，隨著每個工藝節點的演進，其NRE成本都飛速增長。 例如，從90nm 發展到 65nm 工藝，傳統ASIC設計的前期成本大幅提高。 行業研究企業iSuppli 報告說傳統ASIC營收在整體邏輯IC營收中的比例從2000年的32%下降到了2008年的20%。 在當前的金融形勢下，甚至ASSP的開發商也面臨巨大的壓力，特別是當特定器件所針對的終端市場也形勢不妙的情況下更是如此。

　　當然，傳統ASIC并不會明天就消失。 ASIC面向的是產量極高的穩定產品。 然而，單靠最終產品數量的增長，即使是批量達到數萬甚至數百萬，也無法負擔ASIC掩膜成本。從90nm到32nm，ASIC掩膜成本從約100萬美元飆升到了約1200萬美元。 對于EDA工具供應商來說，為了跟上工藝技術的發展需要投入更多研發資源，因此服務于專用架構的EDA工具價格也上升很快。 另一方面，現在的FPGA使得系統設計企業或部門能夠不必直接負擔IC開發的成本就可以充分利用先進的工藝技術所帶來的優點。

　　FPGA的成本優勢并不限于原始設計。在FPGA中轉換和重新實現過時的ASSP產品，FPGA同樣顯示出其成本優勢。 將現有設計或升級后的設計轉換為FPGA，開發人員將會發現隨工藝節點的發展，產品的更新換代更容易。 采用可編程架構，通過增加新的功能能夠大幅延長最終產品的實際貨賀壽命。

　　特別是在消費產品等快速變化的市場中，技術驅動以及通用接口或處理標準技術的應用非常明顯。在這些市場中采用FPGA能夠更好地體現出FPGA的另一個優勢。 盡管在某些基于陣列和單元的技術中也有可重用IP內核，但其更適用于FPGA產品，并且更容易擴展應用于不同產品線。 這樣系統設計部門一方面可以解決不斷攀升的設計復雜性難題，同時還可以為系列產品中的每種產品都提供豐富的特色。

　　市場需求的快速變化也進一步突破了PFGA的實力和優勢。 當前的時代，其標志就是產品生命周期大大縮短，市場窗口更為窄小。而與傳統ASIC相比，FPGA產品需要的開發時間更短。 例如，在消費領域，平均產品壽命原來是3到5年，而現在縮短到了一年甚至更短。 甚至在通信、軍事航天等垂直市場，此前長達20年的典型產品生命周期現在也縮短到10年或更短。 易變的終端用戶興趣和需求所帶來的挑戰也使得FPGA的可重新編程能力更受設計人員青睞。FPGA的可重新編程能力意味著能夠在產品生命周期過程中對其進行修改。

　　事實上，消費市場產品（如LCD顯示和機頂盒等）開發的不確定性幾乎使得FPGA成為產品中必需使用的器件。 除了焦點群體和一對一消費調查研究以外，系統生產商發現很難提前預測6個月或6年后的產品升級要求。 因此，許多生產商開發產品時都是基于通用的低成本FPGA解決方案也開發一組核心功能。 利用FPGA作為實現功能差異化（如協議支持和圖像處理）的關鍵單元，生產商現在擁有了更大的靈活性，能夠在開發過程中進行修改并隨時滿足不斷出現的新市場需求。

賽靈思勢在必行

　　通過新推出的Virtex-6 和 Spartan-6 FPGA系列，賽靈思公司幫助設計人員解決產品差異化勢在必行的要求，幫助他們在降低企業風險的同時， 更高效地工作。 新推出的這些產品充分發揮了先進半導體技術的性能和成本優點，可幫助系統設計人員滿足全球市場對更高帶寬和更高性能永無止境的追求。

　　賽靈思發現，FPGA擴展進入新的垂直市場的關鍵是有適用的目標設計平臺（targeted design platforms）。 這些平臺并不僅僅是硬件開發套件，而是包括了由賽靈思公司及其第三方合作伙伴網絡所開發的第三方IP內核，以及軟件套件。因此能夠大大方便開發過程。 賽靈思FPGA 是目標設計平臺的核心。其中新推出的Virtex-6 和 Spartan-6器件容量比前一代產品翻了一翻，系統成本可降低多達50%，功耗則可降低多達65%。 然而，只有將硬件和軟件及IP完美地結合起來，設計人員才能夠在垂直市場上充分體現基于FPGA的系統開發所能夠提供的全面價值，同時才能夠集中精力開發從終端用戶角度來看真正能夠體現產品差異的功能。

　　因此，如果希望在采用FPGA架構進行設計時一次取得成功，目標設計平臺就變得至關重要。 新的目標設計平臺開發環境包括： 1）基本平臺，包括FPGA器件、基本開發板和經過認證的設計環境；2）面向領域優化的平臺，增加了專門用于嵌入式處理、DSP或邏輯/連接功能的軟件和子卡；以及3）市場專用平臺，包括針對汽車、視頻和通信等專門領域的接口、IP內核和軟件。

　　設計環境本身的改進以及“可插接IP”（“socketable IP”）策略的實施使得這些平臺能夠保證在實際設計應用中順利實現從設計概念到片上系統（SoC）實現之間的整個流程。 目標設計平臺以及Virtex-6 和 Spartan-6系列FPGA在架構方面的改進還進一步支持了以處理器為中心（processor-centric）的架構，在FPGA中以SoC方式實現處理器功能。

　　賽靈思堅信SoC是未來硬件實現的標準方式，能夠實現更高的器件集成、更高的速度、更小的封裝和測試成本以及更高的系統可靠性。 相應地，這也會導致最終產品總體成本更低。 在單個器件中集成處理器和外圍邏輯還進一步簡化了板級布局，并減少了高速信號板上走線的數量。 采用以處理器為中心的SoC進行設計可提高總體設計的速度，同時更為靈活的子系統可方便設計修改和升級。

　　在FPGA供應商中，賽靈思占有主導性的市場份額，其較高的客戶滿意度也保證了其市場主導地位不會被蠶蝕。 在前面引述的Piper Jaffray/EE Times研究中，賽靈思幾乎在每個類別中用戶滿意度都處于領先地位，通常比最近的競爭廠商高20%甚至更多。 在調查中，設計人員認為“可靠性”是選擇FPGA時的最重要因素，其次依次是上市時間、供應商支持，EDA工具質量、設計失敗和驗證失敗的（低）風險等。 調查結果顯示賽靈思公司在所有這些指標方面都是最高的。

　　在密度和性能競賽中，賽靈思的技術發展路線保證新一代FPGA將基于40nm工藝，能夠為設計人員提供工藝尺寸更小的產品和更豐富的功能IP內核。 但這僅僅是整個故事的一半。 賽靈思堅信未來10年FPGA將是服務于半定制（semi-custom）應用的最佳可編程平臺。 FPGA的角色是可編程技術勢在必行的核心，而賽靈思Virtex-6 和 Spartan-6 FPGA更是為電子系統生產商提供所需要的平臺和設計方法的核心。這些產品和設計平臺將可幫助電子系統生產商在更具挑戰性的商業和技術環境中保持競爭優勢。