FPGA是什么？

导读：经常被很多同学问到“FPGA是什么”，作为一名即将来成电少年学接受FPGA就业订单班培训，未来准备从事FPGA工程相关的工作，怎么可以不知道“FPGA是什么”呢？怎么可以不知道从事FPGA工程师工作的情景呢？本文分两个部分系统介绍一下“FPGA是什么？”，第一部分是FPGA是什么及其结构、原理、厂商等，第二部分是从事FPGA工作需要具备什么技能。

第一部分 FPGA是什么？

（一）FPGA概念，名词解释。

FPGA是Field Programmable Gate Array的简称，中文名称为“现场可编程门阵列”，是一种可重复编程器件，是在PAL(可编程逻辑阵列)、GAL(通用阵列逻辑)、CPLD(复杂可编程逻辑器件)等传统逻辑电路和门阵列的基础上发展起来的一种半定制电路，主要应用于ASIC(专用集成电路)领域，既解决了半定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。其重要的特点是“可重复编程、低功耗、低时延、算力强”。

（二）FPGA结构，工作原理。

FPGA包括CLB(可配置逻辑模块)、IOB(输入输出模块)、内部连线三大部分，具有和传统的可编程器件所不同的结构。FPGA通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现逻辑功能，存储在存储单元中的值决定逻辑单元的逻辑功能以及各逻辑单元模块之间或模块与I/O间的连接方式，并最终决定了FPGA所实现的功能。FPGA利用小型查找表来实现组合逻辑，每个查找表连接到一个D触发器的输入端，D触发器用来驱动其他逻辑电路或I/O，由此构成一个既可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块，这些模块间利用金属连线相互连接或连接到I/O模块。

（三）FPGA特点，独有优势。

1、很多定制化芯片采用FPGA设计，用户不需投片生产就能得到合用的芯片；
2、采用FPGA设计ASIC电路，周期短、费用低、风险小、质量稳定；
3、FPGA采用高速CHMOS工艺，功耗低；
4、FPGA体系结构、逻辑单元灵活、集成度高、适用范围广；
5、FPGA兼容了PLD和通用门阵列的优点，可实现较大规模的电路；
6、可现场重复编程，后期维护成本低；
7、FPGA是并行计算，可以同时满足多功能需求。

（四）FPGA厂商，科普必看。

1、Xilinx(开发平台是ISE，是FPGA的发明者，38年来专注于FPGA生态研发；
2、Altera(开发平台是Quartus II，是可编程逻辑器件的发明者；
3、Actel(开发平台是Libero)；
4、Lattice(开发平台是 ISPLEVER)；
5、Atmel；
6、国内厂商有：紫光、高云、安路。

第二部分 FPGA 工程师需要掌握什么技能？

（一）FPGA工程师必备技能

1、Verilog语言及其于硬件电路之间的关系；
2、器件结构； 
3、开发工具（熟练掌握Synplify、vivodo、ISE、Modelsim)；
4、数字电路（组合电路，触发器，特别是D触发器构成分频器，奇数倍分频占空比为50%，时序电路，并且能用Verilog语言描叙）；
5、熟悉FPGA设计流程（仿真，综合，布局布线，时序分析）；
6、熟练掌握资源估算（特别是slice、lut、ram等资源的估算）；
7、同步设计原理；
8、熟练掌握基本概念（如建立时间，保持时间，流量（即所做FPGA设计的波特率）计算，延迟时间计算（所做FPGA设计），竞争冒险，消除毛刺的方法等等）；
9、具备具体设计经验（对应届生而言如毕业设计）； 
10、良好的设计思路（流水线设计即熟称打拍子，在速率资源功耗之间的折中考虑）。 

（二）FPGA工程师薪资情况

从成电少年学近三年的就业数据看（应届）：2020年就业入职学员平均薪资10384.33元，2021年就业入职学员平均薪资11600元，2022年就业入职学员平均就业薪资12626元。比同期应届毕业生薪资高出52%。如果一位有经验3-5年工作经验的工程师，年平均薪资在30-50万。

这几年FPGA确实很火，以前都是嵌入式，现在都是FPGA

FPGA 未来应用应该很广泛