隨著人工智能、嵌入式產業(yè)的發(fā)展，許多行業(yè)名詞變得越來越熟悉，我們今天所說的FPGA便是如此，但FPGA到底是什么呢？它的優(yōu)勢主要體現在哪些方面呢？很多人就不那么清楚了。

什么是FPGA？

所謂FPGA，即"現場可編程門陣列"（Field Programmable Gate Array）的簡稱。它是一種開發(fā)者在短時間內利用個人PC就可以在其上面實現自己想要的功能，而且可以多次重寫的廉價設備。

事實上, FPGA已經得到了全球大多數用戶的支持。在2005年時，在isuppli提供的調查報告中顯示，ASIC和PLD (包含FPGA可編程產品) 的銷售量排名中，世界前五名里有兩個是FPGA供應商。在業(yè)界中，美國XILINX排名世界第一位，IBM排名世界第二位，美國Altera排名世界第四位。

誕生背景

Xilinx首創(chuàng)了FPGA這一創(chuàng)新性的技術，并于1985年首次推出商業(yè)化產品“XC2000”。

當時的半導體器件以CMOS LSI為主流，相繼出現了大規(guī)模的邏輯系統。“門陣列”是當時將邏輯系統LSI化的最簡單方法。門陣列是指由半導體廠商準備出已經在硅片上形成了被稱為基本單元的邏輯門的母板，通過按照用戶希望的電路進行布線，在母板上形成電路的半客戶定制品芯片。雖然是ASIC中設計和開發(fā)的成本和周期最短的，但仍需要幾個星期的開發(fā)時間。 

另一方面，從PROM派生出來的現場可編程器件PLA得到廣泛應用。PLA為一個邏輯器件，用戶進行現場（應用領域）編程。PLA是以集成結構為特征的邏輯LSI，它能夠通過與PROM程序相同的設備，寫入連接信息。然后，EPROM和EEPROM之類的新設備相繼出現，因為實用且容易使用而廣受歡迎。然而，還是難以自由實現任意的大規(guī)模邏輯，它們都只能起到輔助作用。

在FPGA誕生的初期，計算機研究員是最先感受到FPGA的巨大優(yōu)勢的。在此之前，要想實現一個新計算機體架構的設計想法，必須要開發(fā)一個ASIC作為原型，在面板上安裝很多個體積龐大的IC。但是，與這些需要投入巨大成本和精力的方式不同，一旦用戶創(chuàng)建了具有多個FPGA的原型板，就可以立即運行您設計的新架構。而且，修正和更改規(guī)格也變得輕松簡單。因此，許多新的架構應運而生因此，對可重構處理器的研究和對新FPGA架構的研究也開始蓬勃發(fā)展，在此之后，FPGA使用靈活，適用性強的特征在通信/圖像處理領域也大獲好評，并將其應用于路由器等通信網絡的各種設備中。

關于FPGA的編程技術

2000年初，SRAM是當時主流的FPGA編程技術，除此之外還有各種其他類型的FPGA編程技術。

在20世紀80年代后期，出現了一種具有與SRAM型FPGA不同概念的技術，被稱為“熔絲技術”（反熔絲技術）。在熔絲技術中，電路的連接點是熔絲，通過燒掉熔絲形成回路。反熔絲元件是一種只能編程一次的存儲元件，一旦編程，它就會以低阻抗導通。據說它比SRAM器件更緊湊，可以實現高集成度、低阻抗的高速運行。熔絲技術（反熔絲技術）的弊端是不能重寫，不能反復使用。此外，難以降低的價格也是其缺點。

與此同時，又一個新的器件“CPLD”發(fā)布了。這是一個通過將多個小型 PLD 集成到一個 LSI 中形成的可以實現任意大規(guī)模邏輯電路的PLD。與小規(guī)模PLD一樣，非易失性和可重寫的易用性是CPLD的最大特點。但是，CPLD在設計自由度方面不如FPGA高。

在1990年代，出現了使用Flash memory的“FLASH型FPGA”。Flash型FPGA同時具備了SRAM技術和反熔絲技術的兩大有點，即可重寫和非易失性。但是，由于其構造和制造工序復雜，難以提高集成度和降低價格。因此，Flash基本沒有被用在大規(guī)模、高速運行的FPGA中。

FPGA和PLD的架構

基于SRAM的FPGA和CPLD是目前的主流工藝，高速和大規(guī)模的應用使用基于SRAM的FPGA，對不需要高速和規(guī)模的應用容易上手的CPLD是最合適的。無論哪種，都有制造簡單和價格便宜的優(yōu)點。