自2019年以来我国芯片使用更加趋向于国产化,这也使得各企业对FPGA方面人才的需求剧增。有的企业甚至为了争抢最具实力的FPGA技术人将工资开到了月薪2W+,相关数据表示,FPGA技术人才在成都、武汉、上海的平均薪资在1.5w-2.5w,相较于其它行业,FPGA行业的工资真的是羡煞旁人,谁看了不说一声羡慕?
你是不是也很疑惑为什么学FPGA这么有“钱”途?FPGA最大的特点就是其内部是逻辑门阵列结构,可以通过变成来使其逻辑发生改变。从目前行业的发展趋势来看,FPGA的市场潜力不容小觑。首先是RTL设计实现能力,包括硬件的实现思路、资源和时序的优化能力、硬件调试能力;其次还有FPGA本身调试工具的使用,包括问题定位分析能力、系统调试能力等。
除了其可改变逻辑门阵列的优势之外,其应用领域涉及广泛,最开始是涉足于通信领域,但随着技术的进步和信息行业的快速发展,这种可编辑的嵌入式系统逐渐成为信息产业的热门技术,FPGA也被应用到人工智能、医疗、安防以及工业等众多领域中去,FPGA正在以各种各样的形式参与我们的日常生活。其应用以及核心竞争力主要在于以下几个方向:
1、ASIC原型验证
ASIC,英文全称Application Specific Integrated Circuit,翻译成中文即专用集成电路。它是应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。ASIC的特点是面向特定用户的需求,它在批量生产时与通用集成电路相比具有体积更小、功耗更低、可靠性提高、性能提高、保密性增强、成本降低等优点。现代的ASIC产品常包含完整的处理器,类似ROM RAM.EEPROM或Flash的存储单元以及其他模块,因此这样的ASIC产品也常被称为SoC即 System on Chip,翻译成中文即片上系统。
由此可见,随着IC设计的密度越来越高、产品的需求越来越苛刻,ASIC芯片的设计也已经变得越来越复杂,其中软件设计或软件协助设计的成分也越来越多。而把软件设计转换成为ASIC芯片的过程叫做“流片”,在集成电路设计领域,“流片”指的是“试生产”,就是说设计完电路以后,先生产几片几十片,供测试用。如果测试通过,就照着这个样子开始大规模生产了:如果测试失败,可不是简单地回头修改软件,等待再次流片这么简单,要知道,“流片”的成本是十分高品的,如果连续两次以上“流片”都失败,那么公司很可能就会考虑取消该ASIC芯片的制造计划,因为继续下去投入的人力、物力和资金过多,即使最后“流片”成功也挽回不了损失。因此在“流片”之前,对软件设计的正确性进行充分的验证是十分且非常必要的。
从30天到30秒,FPGA的性能优势是毋庸置疑的,因此,目前90%以上的ASIC在“流片”之前都部分甚至全部地利用FPGA进行原型验证。因此,为ASIC提供原型验证平台是 FPGA 应用的一个重要领域。
2、SOPC
SoPC,英文全称 System on a Programmable Chip,翻译成中文即可编程片上系统。SoPC是一种特殊的 SoC,因为它也是由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能。所不同的是SoPC所基干的单个芯片主要是可编程的FPGA芯片,所以它具有灵活的设计方式:可裁减、可扩充、可升级,并具备软硬件在系统可编程的功能。
目前 Xilinx公司的FPGA芯片支持嵌人 Power PC系列 CPU,Altera公司也推出了自己的CPU软核nios系列,并且随着FPGA资源的爆炸式增长,只要肯尝试,我们可以将越来越多的处理器用FPGA内部的资源来实现。在FPGA芯片上嵌人软核,再配合上适当的FPGA IP核以及必要的外围存储芯片和接口芯片,这样的片上系统兼顾软件、硬件的特点,能够让开发者更加方便、灵活地实现系统需求的各种功能。因此以FPGA芯片为核心来搭建一套系统已经成为当前电路设计的一个重要方向。
3、小规模产品
在介绍ASIC的FPGA原型验证的重要性时,我们介绍了“流片”的概念,并目了解到“流片”的成本是十分高品的,因此,如果某个功能模块不是能够大量销售的,或者不存在潜在大规模用户,那么通常就不会采用ASIC的形式来实现它,因为小规模的生产无法拉低ASIC芯片生产时的边际成本。例如:PC机的CPU和手机中的相关通信芯片都是ASIC的,因为它们的销售市场相当大,可以把ASIC芯片的边际成本拉到很低。若没有大批量的后续产能作为支撑,FPGA芯片将成为这类功能模块的一个很好的承载平台。
除此以外,有些公司由于规模较小,财力有限,也不会采用ASIC“流片”的冒险形式来实现自己的产品。虽然目前市面上的微处理器和DSP芯片发展都比较成熟,但FPGA 芯片和它们相比则有着得天独厚的并行处理优势,再加上可以基于FPGA构建SOPC,因此这类公司也会对 FPGA 青睐有加。还有的公司或机构虽然财力充沛,但是由于其行业的特点,导致产品的数量相对较少-例如航天领域,同步卫星轨道资源有限,不可能任由你发射太空垃圾–因此这类行业使用 FPGA 也比较多。
最后还有一此公司,虽然它们的产品规模可能不小,但由干它们出售的产品本身就价格高昂,早就赚得盆满钵盈,因此也就不在乎并且也懒得用 ASIC替代 FPGA。
4、要求功能灵活可配置的产品
如果你生产的产品的应用领域不确定,也就是说它不是一个专用的设备,例如测试测量行业的某些测试仪器或测试板卡,你不知道客户会拿它去测试什么信号。而这个行业不可能针对每个客户的测试需求来生产一个专用的测试设备,但如果你的测试设备不能满足客户的要求又卖不出去,这时 FPGA 就派上了用场,这些厂商,一般会使用FPGA来搭建一个通用的测试平台,然后再根据客户的要求去适当地对系统进行少量的外围硬件重配置和内部FPGA的功能修改,快速地满足客户的需求。
5、更新换代快的产品
数字产品的更新换代速度是异常快的,2年前一块2000元的伪高端显卡,即使在通货膨胀如此恶劣的环境下,游戏性能也还比不上今天一块950元的中低端显卡。当然,显卡中 GPU芯片的技术非常成熟,并且目前已经基本被NVIDIA和ATI两家公司垄断,所以显卡没有使用FPGA,这里只是通过显卡举个例子。但是类似这样的行业,有时候为了抢得先机.抢古客户,就必须使用 FPGA
6、科研领城
在科研领域中使用FPGA的很多,例如众多高校和科研院所,此时科研工作者们可以利用FPGA开发速度快,有很多现成的IP核可供使用的特点来快速搭建实验系统。并且可以利用FPGA并行的特点来验证某些理论,算法的可行性或者效率。尤其是科研领域最需要的就是创新性、与众不同,灵感闪现,他们要研究的主要都是现在没有的东西或者现在不成熟的东西,所以定制的电路无法为这些充满活力的大脑提供“胡作非为”的平台,此时FPGA就能成为他们的好帮手!
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某企业hr表示:“许多高校学生在学校里学习的东西已经不太能和公司当下需要的技术人才并道接轨,他们缺乏一定的实战经验,如果和一些职业教育学校学习一段时间,就像是岗前的技术培训一样,学习一段时间相关专业技术就非常适合进入公司正式开展工作。”
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