FPGA是“與軟件一樣靈活的硬件”，這重編程邏輯一出現(xiàn)，半導體設計都變樣了。以前芯片設計好后，要是規(guī)格、需求變啦，那芯片功能就固定了，只能重來?？蒄PGA不一樣，就算在中途、制造完成后再變，它也能重新定義芯片功能去執(zhí)行新任務。開了掛一樣，新芯片設計速度立馬提起來，產品上市時間大大縮短，還能和ASIC分庭抗禮。

這40年，AMD可太猛了，給7000多家不同細分市場的客戶，交付了超30億顆FPGA和自適應SoC（就是把FPGA架構和片上系統(tǒng)以及其他處理引擎合起來的玩意兒）。AMD還連續(xù)25年穩(wěn)坐可編程邏輯市場份額頭把交椅，它自己也信心滿滿，靠著強大的產品組合和路線圖，以后市場領先地位穩(wěn)了。

聊聊創(chuàng)新加速這事兒

FPGA這腦洞當初是Ross Freeman想出來的，他是賽靈思（如今屬于AMD 家的）聯(lián)合創(chuàng)始人，厲害的工程師。他覺得除了標準固定功能 ASIC器件，肯定有更棒、更省錢的芯片設計法子。

Ross Freeman（右）鳥瞰XC2064布局

FPGA一出現(xiàn)，工程師可自由更改芯片設計，一天就能整出定制芯片。而且，F(xiàn)PGA還帶火了 “無晶圓廠” 商業(yè)模式，整個半導體行業(yè)都大變樣。

以前做芯片，要定制掩膜加工，那錢花得不得了。FPGA一來，這成本就省了，企業(yè)也不用自己有晶圓代工廠，只要有想法、有設計技能和FPGA，就能搞出厲害的硬件。

FPGA 的發(fā)展和關鍵創(chuàng)新

先瞅瞅1985年的XC2064，全球首款商用FPGA，85000個晶體管、64個可配置邏輯塊和58個I/O塊。再看現(xiàn)在AMD的高端FPGA器件，比如Versal Premium VP1902，1380億個晶體管、1850萬個邏輯單元、2654個I/O塊、最多6864個DSP58引擎，還有大把內存、安全和接口技術硬IP。這差距，就是40年的飛速發(fā)展！

這40年，F(xiàn)PGA在電子領域那叫一個無處不在，生活里到處都有它。汽車、火車、交通信號燈，機器人、無人機、航天器和衛(wèi)星，無線網(wǎng)絡、醫(yī)療、測試設備、智慧工廠、數(shù)據(jù)中心、高頻交易系統(tǒng)，各種各樣的地方都能用到。

一起看看關鍵創(chuàng)新和產品里程碑：

• 1985 年，XC2064，第一款商用 FPGA 出世。
• 20 世紀 90 年代，XC4000 和 Virtex? FPGA，率先把嵌入式 RAM 和 DSP 集成到無線基礎設施里。
• 1999 年，發(fā)布 Spartan 系列，給大容量應用提供了經(jīng)濟實惠的傳統(tǒng) ASIC 替代方案。
• 2001 年，推出首款集成 SerDes 的 FPGA。
• 2011 年，Virtex-7 2000T 成為首顆采用 CoWoS 封裝的量產器件，推動了 2.5D 集成技術發(fā)展，現(xiàn)在這技術還是 HPC 系統(tǒng)的基礎，AI GPU 創(chuàng)新也離不開它。
• 2012 年，Zynq 系列面世，首款把 Arm CPU 和可編程邏輯結合的自適應 SoC 問世，同年 Vivado? 設計套件推出，軟件開發(fā)人員也能輕松搞 FPGA 設計。
• 2019 年，首款 Versal 自適應 SoC 發(fā)布，引入專用 AI 引擎和可編程片上網(wǎng)絡（NOC）。同年 Vitis? 統(tǒng)一軟件平臺上線，提供預先優(yōu)化的 AI 工具和抽象層，加快推理速度。
• 2024 年，第二代 Versal AI Edge 系列登場，把可編程邏輯、CPU、DSP 和 AI 引擎集成到單芯片，實現(xiàn)端到端 AI 加速，為新一代應用提供支持。同樣在 2024 年，Spartan UltraScale+ FPGA 系列上線，AMD 的成本優(yōu)化型 FPGA 和自適應 SoC 產品組合更豐富，為 I/O 密集型邊緣應用提供經(jīng)濟高效的性能。

Vivado和Vitis軟件對市場擴張功不可沒。Vivado軟件有高層次綜合、機器學習優(yōu)化和無縫IP核集成這些高級功能，開發(fā)人員用它能簡化工作流程、縮短開發(fā)周期、提升性能。Vitis開發(fā)環(huán)境則帶來預優(yōu)化工具和抽象層，加速AI推理。2024.2版本還新增不少功能，比如面向嵌入式C/C++設計的獨立工具，還有簡化AMD Versal自適應SoC使用的增強功能，AMD在這些工具領域持續(xù)投入，讓使用者更高效，還能跟上新的數(shù)據(jù)類型和AI模型變化。

FPGA 技術的演變和邊緣 AI 前景

現(xiàn)在大部分AI任務都在數(shù)據(jù)中心GPU上跑，但邊緣AI處理增長迅猛，F(xiàn)PGA技術就站在各行各業(yè)AI融合應用快速增長的前沿。它能實時對傳感器數(shù)據(jù)進行低時延處理，加速邊緣AI推理。最近小型生成式AI模型出現(xiàn)，AMD覺得“ChatGPT時刻”馬上就要到邊緣設備上啦，這些新模型能在AI PC、車載系統(tǒng)、工廠機器人、太空設備等各種嵌入式應用里跑起來。

FPGA 技術的演變

看看AMD自適應計算技術目前支持邊緣AI工作負載的案例，一個比一個有意思：

• 美國國家航空航天局（NASA）：AMD Virtex FPGA 幫 NASA 火星探測器實現(xiàn) AI 功能，用于圖像檢測、匹配、校正，還能在數(shù)據(jù)傳回地球前過濾掉沒用數(shù)據(jù)。
• 斯巴魯：選中 AMD 第二代 Versal AI Edge 系列自適應 SoC，要把它用在下一代 ADAS“EyeSight” 駕駛輔助安全系統(tǒng)里，給駕駛安全加碼。
• SICK：AMD Kintex? UltraScale+? FPGA 和 FINN 機器學習框架助力，讓 SICK 的工廠自動化包裹檢查又快又準。
• Radmantis：AMD Kria? 自適應 SOM 器件上陣，搞實時 AI 推理，為可持續(xù)魚類養(yǎng)殖出力。
• JR 九州：日本一大子彈頭列車運營商，用 AMD Kria SOM 做基于 AI 的軌道檢查系統(tǒng)實時圖像處理，保障列車運行安全。
• Clarius：靠 AMD Zynq UltraScale 自適應 SoC，助力其手持式超聲設備實現(xiàn)感興趣區(qū)域 AI 識別，提升醫(yī)療影像效果。

展望未來，AMD看著基于FPGA的自適應計算一路推動邊緣AI應用突破，自動駕駛、機器人、工業(yè)自動化、6G網(wǎng)絡、氣候變化應對、藥物研發(fā)、科學研究、太空探索等領域都大有可為。正值FPGA誕生40周年，AMD對這項技術的發(fā)明滿是自豪，回看它40年來的發(fā)展歷程和巨大影響力，真心敬佩那些用FPGA技術不斷推動創(chuàng)新芯片設計、硬件輔助驗證、加快產品上市時間的開發(fā)者。AMD稱，自己會繼續(xù)在接下來的幾十年里引領這項卓越技術不斷往前走。

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