会不会真有那一天,FPGA正式从AISC手中接棒,成为电子系统开发的主流型式?这个理想听起来的确是有些远大,不过,FPGA供货商却是卯足了劲朝这个目标前进,加上经济不景气的推波助澜,让FPGA在近两年中有了相当幅度的成长。而今年,最新一代28奈米制程的高性能FPGA产品也将问世,ASIC的处境势必会更加艰难。但一切是否将如FPGA业者所盘算,FPGA方案终将纵横系统设计市场,又或者AISC能固守城池,拒FPGA于「主流」之外呢?

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若依照市场研究公司的数据来看,ASIC的发展的确是岌岌可危。Gartner不久前曾表示,受全球金融危机的影响,2009年FPGA取代ASIC的趋势更加明显,两者的采用比已经来到30:1,许多的公司都因为成本因素,延后甚至取消ASIC的设计项目;Linley Group的分析师也预期,FPGA市场规模可望由2009年的25.5亿美元,成长到2013年的35亿美元,成长速度超越整体IC市场,同时FPGA将持续在多个领域取代ASIC与ASSP;iSuppli则认为,2008至2013年整体的可程序化组件市场规模,将由37.3亿美元扩张为42.2亿美元,年复合成长率达2.5%。

会造就这般情势的主要原因是FPGA的确提供了相当程度的成本优势,再加上其不断在制程与功能上精进,更让开发者乐于采用FPGA。传统的FPGA优势不外乎可编程、快速上市与低系统开发成本,这些特点对于没有高量产需求且产品规格特殊的市场来说相当受用,让业者免去开发ASIC的高成本,同时又能提供ASSP所没有的差异化,因此诸如军事、工业和网通等,早已采用FPGA来开发系统,并成为稳固的发展基石。但早期的FPGA因电耗与单价成本仍不尽理想,因此无法打入高量产或者电力敏感的市场。不过随着FPGA的制程持续下探,以及业者推出低价化和超低电耗的产品后,FPGA几乎已经突破了过去的瓶颈,并把一只脚伸进了高量产市场。FPGA龙头赛灵思就表示,40nm的产品已逐渐往中高量市场发展。

虽然大势有所转变,但并不意味FPGA就此一帆风顺,直问王座,甚至,FPGA可能有点过度乐观了。以40nm的FPGA产品来说,虽然在电耗方面有所改进,但相较于ASIC仍嫌不足,特别是在动静态电源管理以及漏电的问题上;再者,在高量产市场上,短期间内FPGA仍难敌ASIC的成本优势,而且一个系统的开发,很多时候不单单只有成本的问题,性能优化、使用体验与商业模式等也都是重要的考虑。

台湾IC设计服务公司创意电子就曾表示,其实ASIC的开发成本并不如外界所想象的高,加上晶圆代工技术不断优化,当前的芯片设计成本已越来越经济。而根据创意电子09年的财报显示,其先进制程(90、65及40nm)项目的营收正逐步提高,目前已占总营收34%;NRE业务方面,先进制程项目也显著成长,比例高达80%,其中65nm占56%,40nm也占5%。同时,创意电子也已着手28nm制程技术的研发。由此可见,ASIC虽被FPGA所追赶,但成长动能并没有消失。苹果iPad的A4处理芯片就是一个最佳的案例。

然而,FPGA业者是不会放弃追赶的。日前Altera已正式公布其最新一代28nm制程的FPGA技术,并表示将在今年下半年之后推出。纵观其新产品的技术内容,不但把晶体管密度与接收器( Transceivers)带宽再上一层楼,更嵌入了Structure ASIC区块及增加部分编程(Partial reconfiguration)的技术,让电耗控制与设计弹性更加宽广,对ASIC和ASSP的威胁也更大。

整体而言,28nm FPGA的性能确实相当惊人,但是不是会就此压过ASIC市场仍言之过早,毕竟理想与现实仍有不小的差距,尤其是目前的40nm产品仍处在叫好不叫座的情况下,推出如此先进的产品是不是能产生决定性的影响恐怕难说,就算真会改变,那也得再等个3-5年。而那时ASIC也许又是另一番新天地。