FPGA的全程是Field Programmable Gate Array，于1985年發(fā)明。盡管到目前為止，仍然有其他公司宣稱自己是最先發(fā)明可編程邏輯器件PLD的企業(yè)，但是xilinx發(fā)明的才是真正意義上的第一顆FPGA芯片XC2064。這項(xiàng)發(fā)明，比摩爾定律晚了二十年。但是這項(xiàng)發(fā)明后的后續(xù)發(fā)展十分快速。FPGA的產(chǎn)品一直保持著先進(jìn)的工藝。

　　“萬能芯片” 的稱呼因何而來

　　可編程的“萬能芯片” FPGA——現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，是指能夠通過一切軟件手段更改、配置器件內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)和邏輯單元，完成既定設(shè)計(jì)功能的數(shù)字集成電路。

　　FPGA所能發(fā)揮的功能規(guī)模主要受到它門電路的規(guī)模限制。門電路的規(guī)模達(dá)到需要的規(guī)格，F(xiàn)PGA就能夠通過編程實(shí)現(xiàn)芯片的邏輯功能編輯，例如ASIC、DSP甚至PC處理器等。這就是FPGA為什么被稱為“萬能芯片”的原因。

　　FPGA的內(nèi)部邏輯具有定制功能，使用FPGA時(shí)，能夠通過現(xiàn)場(chǎng)的即時(shí)編程修改硬件的硬件邏輯，最終實(shí)現(xiàn)FPGA的邏輯功能的改變，這都是ASIC和和DSP不具備的功能。打一個(gè)類似的比方，傳統(tǒng)的ASIC和DSP就像我們常見的CD，在出廠時(shí)候已經(jīng)被存入數(shù)據(jù)并且不能在后期使用時(shí)進(jìn)行改寫，如果要使用就是將其放在播放機(jī)中進(jìn)行播放。但是FPGA在出場(chǎng)時(shí)是一張空白CD，用戶可以根據(jù)自己的意愿在CD上刻錄自己需要的內(nèi)容，這些刻錄內(nèi)容還能進(jìn)行修改和擦除。

　　FPGA還具有可編程靈活性高、開發(fā)周期短、并行計(jì)算可編程靈活性高的核心優(yōu)點(diǎn)。

　　和ASIC的全定制電路不同，F(xiàn)PGA屬于半定制電路。理論上來講，F(xiàn)PGA提供的門電路規(guī)模達(dá)到規(guī)格，編程就能夠?qū)崿F(xiàn)任意ASIC和DSP的邏輯功能。同時(shí)，這種編程模式能夠反復(fù)，解決了ASIC設(shè)計(jì)后固化不能修改的缺點(diǎn)。

　　FPGA的靈活性很高。在FPGA實(shí)際應(yīng)用時(shí)，F(xiàn)PGA的現(xiàn)場(chǎng)可重復(fù)編程性為開發(fā)人員使用軟件升級(jí)包在片上運(yùn)行程序修改芯片提供了硬件基礎(chǔ)，大大提高了使用FPGA的便利性。如果不具備這種功能，則需要對(duì)芯片進(jìn)行替換和重新設(shè)計(jì)，這些都將花費(fèi)大量時(shí)間和成本。

　　FPGA的開發(fā)周期短。ASIC制造流程包括邏輯實(shí)現(xiàn)、布線處理和流片等多個(gè)步驟，而FPGA無需布線、掩模和定制流片等，芯片開發(fā)流程簡(jiǎn)化。傳統(tǒng)的ASIC和SoC設(shè)計(jì)周期平均是14個(gè)月到24個(gè)月，用FPGA進(jìn)行開發(fā)時(shí)間可以平均降低55%。全球FPGA第一大廠商Xilinx認(rèn)為，更快比更便宜重要，產(chǎn)品晚上市六個(gè)月5年內(nèi)將少33%的利潤(rùn)，每晚四周等于損失14%的市場(chǎng)份額。

　　FPGA的并行計(jì)算效率高。FPGA屬于并行計(jì)算，一次可執(zhí)行多個(gè)指令的算法，而傳統(tǒng)的ASIC、DSP甚至CPU都是串行計(jì)算，一次只能處理一個(gè)指令集，如果ASIC和CPU需要提速，更多的方法是增加頻率，所以ASIC、CPU的主頻一般較高。FPGA雖然普遍主頻較低，但對(duì)部分特殊的任務(wù)，大量相對(duì)低速并行的單元比起少量高效單元而言效率更高。

　　其實(shí)，F(xiàn)PGA的內(nèi)部并沒有進(jìn)行“計(jì)算”的過程，F(xiàn)PGA的結(jié)果其實(shí)是以ASIC“電路直給”的過程呈現(xiàn)，這些都是FPGA為何能夠增強(qiáng)效率的原因。