40 年前，賽靈思（Xilinx）推出了一種革命性的設(shè)備，讓工程師可以在辦公桌上使用邏輯編程。

賽靈思開發(fā)的現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）使工程師能夠?qū)⒕哂凶远x邏輯的比特流下載到臺式編程器中立即運行，而無需等待數(shù)周才能從晶圓廠返回芯片。如果出現(xiàn)錯誤或問題，設(shè)備可以在那里重新編程。

AMD公司負責產(chǎn)品、軟件和解決方案的公司副總裁Kirk Saban在接受eeNews Europe采訪時表示：“我在FPGA領(lǐng)域工作了27年，從1999年開始編程FPGA?！盇MD公司于2022年收購了Xilinx?！斑@可能是最不為人知的半導(dǎo)體類型之一，很多人都知道CPU是什么，人工智能影響下，現(xiàn)在都知道GPU是什么，但對FPGA知之甚少?！?/p>

第一款FPGA芯片XC2064于1985年6月問世，它有600個門，64個可配置邏輯塊，運行頻率為70MHz。但這是一個巨大的改變，使該芯片進入了半導(dǎo)體名人堂。

“當他們剛開始時，它是關(guān)于吸收電路板上的邏輯并提供可編程的 I/O，”Saban 說?！拔覀円呀?jīng)發(fā)展了很長一段路，如今擁有高速 SERDES、硬化 IP、內(nèi)存控制器、以太網(wǎng)、AI 處理器以及 ARM 嵌入式計算。”

賽靈思公司由 Ross Freeman、Bernard Vonderschmitt 和 James Barnett 于 1984 年共同創(chuàng)立，他們曾在 Zilog 共事。其目的是使用具有可編程陣列的晶體管，而不是 LSI Logic 和 VLSI Technology 等公司開發(fā)的門陣列，其中晶體管陣列是在制造工藝中用金屬層“編程”的。賽靈思還開創(chuàng)了無晶圓廠工藝，使用 Seiko Epson 在 2.5 微米 CMOS 工藝上制造芯片，而不是建立自己的晶圓廠。在出售給 AMD 之前，賽靈思與聯(lián)電 以及 IBM 密切合作，

Vonderschmitt 從一開始就擔任首席執(zhí)行官，1996 年從 HP 升任的 Wim （Willem） Roelandts 接替了他。Roelandts 于 2008 年由 Moshe Gavrielov 接任，他從 Cadence Design Systems 加入 Cadence Design Systems，現(xiàn)在是該公司的董事會成員。

“我很榮幸能有機會在過去十年中領(lǐng)導(dǎo)賽靈思，”Gavrielov 在 2018 年 1 月卸任公司第三任首席執(zhí)行官時表示，彭偉達于 2018 年 1 月接任，彭偉達曾在 AMD 工作，四年后負責監(jiān)督此次收購。

“賽靈思于 1985 年發(fā)明了世界上最成功的可編程邏輯類別，此后一直保持領(lǐng)先地位。在過去幾年中，賽靈思擴大了其市場份額，由于我們員工具有非凡的才能，因此在實力、機會和勢頭方面取得了前所未有的地位，“Gavrielov 表示。

2022 年 2 月的收購，使 Xilinx 成為 AMD 的自適應(yīng)和嵌入式計算事業(yè)群，增加了嵌入式 x86 處理器系列。

“有些事情發(fā)生了變化，但很多事情保持不變，”Saban說。“我們自己做出制造投資決策，我們的業(yè)務(wù)部門還負責嵌入式CPU、Ryzen和Epyc以及一個定制的ASIC團隊，所以我們已經(jīng)從純粹的FPGA發(fā)展到嵌入式x86和定制，我們正在利用AMD的所有研發(fā)?！?/p>

FPGA 的一個潛在優(yōu)勢是即使在運行期間也能改變設(shè)備的功能。這種部分重配置允許更改器件的模塊以替換多個組件，但過程很復(fù)雜。這也使得意大利 Mipsology 等公司開發(fā)的工具（后來被 賽靈思收購）實現(xiàn)了超過 100% 的邏輯陣列利用率。

然而，早在最近的 AI 繁榮之前，AI 的興起就已經(jīng)為賽靈思的FPGA 業(yè)務(wù)帶來了快速增長的動力。

“我們的業(yè)務(wù)部門通常更多地在邊緣而不是云中發(fā)揮作用，”Saban 說，“我們確實看到了邊緣推理的巨大變化，我們的 CPU 和 FPGA 技術(shù)非常適合在邊緣進行實時處理。它很好地說明了當事情變化如此之快時，可編程性所帶來的歷史優(yōu)勢。”

銀行和金融機構(gòu)在 2000 年代通過 Alveo 加速卡成為該技術(shù)的主要采用者。

“Fintech 是一個早期采用者市場，其工程技術(shù)可以利用實時功能，”Saban 說。“他們沒有使用我們的 AI 工具，而是真正使用機器學習編譯器，他們在非常低的級別編寫代碼，因此這更像是一種硅架構(gòu)游戲，而不是邊緣 AI 的廣泛市場采用，這需要現(xiàn)代編譯器和易用性?！?/p>

同時，這些設(shè)備引起了汽車開發(fā)人員的興趣，用于娛樂系統(tǒng)和早期傳感器系統(tǒng)。

“汽車在嵌入式 AI、ADAS、圖像檢測、低延遲實時決策方面處于領(lǐng)先地位，汽車領(lǐng)域正在進行大量創(chuàng)新，”他說?！捌嚨闹圃旆绞秸诎l(fā)生變化，它正在成為車輪上的 iPhone。我們從 IVI 開始，但已經(jīng)發(fā)展到 ADAS 和自動駕駛，并一直延續(xù)到航空航天領(lǐng)域。

“人們對自主系統(tǒng)、機器人、無人機、汽車等所有那些對功率有限的本地化計算有巨大需求的東西都非常感興趣，這些東西非常適合我們擁有的產(chǎn)品。人形機器人現(xiàn)在在許多市場也受到廣泛關(guān)注，無論是在危險環(huán)境中還是在生產(chǎn)線中。上市時間、現(xiàn)場可編程性、無線更新等基本原則仍然非常重要，我認為隨著我們的發(fā)展，這種情況不會改變。

工藝技術(shù)

FPGA是證明新工藝技術(shù)的絕佳器件，因為它具有大量晶體管和冗余方案，因此低產(chǎn)量不會影響器件的出貨量。這有助于晶圓廠改進其工藝。

然而，近年來，GPU一直是工藝驗證設(shè)備，而賽靈思則一直在推動小芯片技術(shù)，將FPGA陣列、高速收發(fā)器和現(xiàn)在的AI加速器結(jié)合起來。

“這已經(jīng)成為一個成本問題，”Saban 說。“我們已經(jīng)回到了一個檔次，但我們?nèi)栽谘芯?6nm先進工藝，我們也正在研究更先進的節(jié)點，我們有 2nm 的工作。我們可以利用 AMD 在 GPU 上所做的所有工作，但 FPGA 市場中能夠負擔得起的只是相對較少的子客戶?！?/p>

Saban表示：“自 2011 年以來，我們一直在使用各種形式的小芯片，我們與臺積電合作開發(fā)了帶有 Virtex-7 的 CoWoS。FPGA 已經(jīng)發(fā)展到多模式策略，16nm FinFET 處于低端，而 Versal 則優(yōu)先于 6nm 并轉(zhuǎn)向更先進的技術(shù)。多年來，這種情況已經(jīng)發(fā)生了變化。過去，當您遷移到新節(jié)點時，您會將所有產(chǎn)品都移動到該節(jié)點。”

這也對設(shè)備的長期支持有影響。雖然 40 年后沒有，但賽靈思估計，在那段時間出貨的 30 億臺設(shè)備中，有多達三分之二的設(shè)備今天仍在運行。

“我們的 20nm 器件將持續(xù)生產(chǎn)到 2040 年，我們的 16nm、7nm和6nm 器件將生產(chǎn)到 2045 年，并且位于一些受歡迎的節(jié)點上也能夠使我們做到這一點，”Saban 指出?！袄?，對于我們最古老的部件 Spartan 6，我們?nèi)栽谏a(chǎn)中，15 到 20 年后，我們?nèi)匀粫褂?40nm 以及 28nm 制程，保證相關(guān)器件，比如Virtex4 和Virtex5 的出貨?！?/p>