會不會真有那一天,FPGA正式從AISC手中接棒,成為電子系統開發的主流型式?這個理想聽起來的確是有些遠大,不過,FPGA供應商卻是卯足了勁朝這個目標前進,加上經濟不景氣的推波助瀾,讓FPGA在近兩年中有了相當幅度的成長。而今年,最新一代28奈米製程的高性能FPGA產品也將問世,ASIC的處境勢必會更加艱難。但一切是否將如FPGA業者所盤算,FPGA方案終將縱橫系統設計市場,又或者AISC能固守城池,拒FPGA於「主流」之外呢?

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若依照市場研究公司的數據來看,ASIC的發展的確是岌岌可危。Gartner不久前曾表示,受全球金融危機的影響,2009年FPGA取代ASIC的趨勢更加明顯,兩者的採用比已經來到30:1,許多的公司都因為成本因素,延後甚至取消ASIC的設計專案;Linley Group的分析師也預期,FPGA市場規模可望由2009年的25.5億美元,成長到2013年的35億美元,成長速度超越整體IC市場,同時FPGA將持續在多個領域取代ASIC與ASSP;iSuppli則認為,2008至2013年整體的可程式化元件市場規模,將由37.3億美元擴張為42.2億美元,年複合成長率達2.5%。

會造就這般情勢的主要原因是FPGA的確提供了相當程度的成本優勢,再加上其不斷在製程與功能上精進,更讓開發者樂於採用FPGA。傳統的FPGA優勢不外乎可編程、快速上市與低系統開發成本,這些特點對於沒有高量產需求且產品規格特殊的市場來說相當受用,讓業者免去開發ASIC的高成本,同時又能提供ASSP所沒有的差異化,因此諸如軍事、工業和網通等,早已採用FPGA來開發系統,並成為穩固的發展基石。但早期的FPGA因電耗與單價成本仍不盡理想,因此無法打入高量產或者電力敏感的市場。不過隨著FPGA的製程持續下探,以及業者推出低價化和超低電耗的產品後,FPGA幾乎已經突破了過去的瓶頸,並把一隻腳伸進了高量產市場。FPGA龍頭賽靈思就表示,40nm的產品已逐漸往中高量市場發展。

雖然大勢有所轉變,但並不意味FPGA就此一帆風順,直問王座,甚至,FPGA可能有點過度樂觀了。以40nm的FPGA產品來說,雖然在電耗方面有所改進,但相較於ASIC仍嫌不足,特別是在動靜態電源管理以及漏電的問題上;再者,在高量產市場上,短期間內FPGA仍難敵ASIC的成本優勢,而且一個系統的開發,很多時候不單單只有成本的問題,性能優化、使用體驗與商業模式等也都是重要的考量。

台灣IC設計服務公司創意電子就曾表示,其實ASIC的開發成本並不如外界所想像的高,加上晶圓代工技術不斷優化,當前的晶片設計成本已越來越經濟。而根據創意電子09年的財報顯示,其先進製程(90、65及40nm)專案的營收正逐步提高,目前已佔總營收34%;NRE業務方面,先進製程專案也顯著成長,比例高達80%,其中65nm佔56%,40nm也佔5%。同時,創意電子也已著手28nm製程技術的研發。由此可見,ASIC雖被FPGA所追趕,但成長動能並沒有消失。蘋果iPad的A4處理晶片就是一個最佳的案例。

然而,FPGA業者是不會放棄追趕的。日前Altera已正式公布其最新一代28nm製程的FPGA技術,並表示將在今年下半年之後推出。縱觀其新產品的技術內容,不但把電晶體密度與接收器( Transceivers)頻寬再上一層樓,更嵌入了Structure ASIC區塊及增加部分編程(Partial reconfiguration)的技術,讓電耗控制與設計彈性更加寬廣,對ASIC和ASSP的威脅也更大。

整體而言,28nm FPGA的性能確實相當驚人,但是不是會就此壓過ASIC市場仍言之過早,畢竟理想與現實仍有不小的差距,尤其是目前的40nm產品仍處在叫好不叫座的情況下,推出如此先進的產品是不是能產生決定性的影響恐怕難說,就算真會改變,那也得再等個3-5年。而那時ASIC也許又是另一番新天地。