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深度解读:从iphone 7中能否预见FPGA的未来?

导读: 随着智能化市场需求变化越来越快,定制芯片 (SoC asic) 项目巨减趋势已不可逆。采用ASIC方案的投资量大幅增加,周期长, 市场风险大幅加大。而相对来说FPGA技术正逐渐在向主流迈进。

  OFweek电子工程网讯:从指纹识别到3D touch,再到双摄像头,苹果似乎总有把别人用过的技术“发扬光大”的本事。而今天我们要讨论的是曾出现在三星Galaxy S4及S5,用于红外识别和二维码识别,但在S5以后被取代了的FPGA,这次却出现在iPhone7中,意义就大大不同了。据了解,该芯片隶属于莱迪思半导体iCE40系列,是一颗低密度低功耗小封装FPGA产品。

  

  有趣的是,按照常识,虽然FPGA优势是快速响应市场,但是价格比大规模流片的ASIC成本高。以苹果年销售1亿部iPhone的规模,如果要尽可能地降低成本,应该尽可能采用ASIC芯片,所以这次苹果破天荒首次加入FPGA器件的设计引起了大家的兴趣。

  FPGA号称“万能芯片”

  从技术角度讲,它是可编程的产品,在不改变芯片本身硬件组成的情况下可反复使用。根据市场变化,在同样载体上实现不同功能。听起来很美好,但研发起来很困难,能做FPGA器件的厂商一定是大牛中的大牛,因为像英特尔(Intel)、德州仪器(TI)这样的半导体巨头也曾尝试进入这个市场,但都因为这样那样的原因铩羽而归。目前,全球范围内能够量产FPGA的企业屈指可数,Xilinx、Altera、Lattice和Microsemi都是大家耳熟能详的美国企业。

  FPGA是专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路,其优点包括可以快速成品、可被修改、可改正程序中的错误和更便宜的造价等。工程师对FPGA内部的逻辑模块和I/O模块重新配置,就可以实现想要的逻辑。FPGA还具有静态可重复编程和动态在系统重构的特性,使得硬件的功能可以像软件一样通过编程来修改。FPGA能完成任何数字器件的功能,甚至是高性能CPU都可以用FPGA来实现。FPGA如同一张白纸:加电时,FPGA芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM中,配置完成后进入工作状态;掉电后,FPGA恢复成白片,内部逻辑关系消失,因此FPGA能够反复使用。使用FPGA来开发数字电路,可以大大缩短设计时间,减少PCB印刷电路板的面积,提高系统的可靠性。在FPGA内置入硬核CPU或软核CPU,既能实现数字逻辑又能适应嵌入式开发

  目前FPGA的主要应用领域是通讯、工控、国防、消费,近年来FPGA最引人关注的变化趋势之一就是应用领域不断拓展。

  在FPGA传统应用市场方面,通信逐步实现高速、复杂协议,消费电子应用则注重低功耗、低成本。此外,FPGA还广泛应用于医疗电子、安防、视频、工业自动化、语音网络、半导体制造设备以及家电等领域。FPGA在工业中的应用主要涉及四大领域,分别是马达控制、工业网络、机器视觉和机器人控制。以马达控制为例,重点是需要降低噪音、减少震动 、降低 EMI,同时获得更高的控制精度和减少能源消耗等。

  iPhone7的这款FPGA器件或许只是临时工?

  在苹果或者Lattice公开设计意图之前,我们很难知道苹果使用这颗芯片完成了哪些功能,以及Lattice是如何打入苹果供应链的。因此有些技术人士猜测,这颗FPGA放在这里所实现的功能,可能是Sensor HUB的功能,就是将多种传感器汇聚预处理(可能包含总线控制、总线转换、时分复用、接口转换等功能模块),在必要的时候再与主处理器CPU进行数据交互和进一步的运算,减少主处理器CPU相关模块的监控及运算频度,从而降低功耗、提升处理性能。

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责任编辑:Alvin
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