2022 年片上系統 (SoC) 對可重構性的需求將繼續增加，同時開發 SoC 的成本迅速上升，尤其是在先進工藝節點上。隨著價格上漲，SoC 供應商在其產品上產生大量收入的壓力也在增加。如果可重構性允許 SoC 在更廣泛的應用中使用，這可能是可能的。嵌入式 FPGA (eFPGA) 方法可以提供這種靈活性。

過去，eFPGA 通常不是芯片架構師為項目考慮的第一個知識產權 (IP)。畢竟，沒有它設計的芯片已經有數十萬甚至數百萬。然而，這種心態一直在穩步改變，現在最重要的原因是因為客戶要求更高。他們需要更高的性能和更低的功耗，與此同時，芯片開發的成本和設計周期持續飆升。這些不斷變化的需求需要一個多變的解決方案。

由于 eFPGA 現在可以在多個供應商的許多工藝節點中使用，以下是我們對明年及以后 eFPGA 開發和用例的預期預測。

5G ASIC 引領 eFPGA 采用

5G，更具體地說，開放式 RAN，是 eFPGA 的完美應用。將 eFPGA 集成到 ASIC 中可以滿足大規模 MIMO 和數據包處理所需的高計算需求。它可以做到這一點，同時保留 ASIC 的低功耗和重量優勢，并能夠定制硬件以支持 RU 和 DU 互操作性、區域、運營商或站點特定要求。

大型 FPGA 用戶開發自己的 FPGA 平臺

我們之前已經看到過這種情況。高通、蘋果、博通、Marvell、微軟都已獲得 Arm 架構許可，以創建針對其需求的 Arm 實現，而這些實現是他們無法從 Arm 獲得的。

同時，Apple、Amazon、Facebook、Microsoft 也將相同的概念應用于 ASIC 開發，因為它們需要同時控制其硬件和軟件開發以及路線圖。對于真正需要使用 eFPGA 來執行不斷變化的工作負載以支持其產品和服務路線圖的定制 FPGA 的大型 FPGA 用戶來說，同樣的過程也將發揮作用。

更多系統公司向 MCU/ASSP 供應商尋求 eFPGA

摩爾定律何時結束？誰知道？有許多非常聰明的物理學家和工藝工程師致力于解決這個問題。然而，對于一些人來說，由于成本和泄漏功率的原因，它最終以 55nm 或 40nm 結束。在最先進的節點上增加計算能力或在任何給定節點上擠壓更多能力的常見選擇是使用專門構建的加速器。

許多系統公司已經使用 FPGA 來提供額外的計算資源，從用于網絡應用的高功率 Xilinx FPGA 到用于電池和物聯網設備的 Renesas 或 Lattice 的小型低功率 FPGA。隨著公司越來越依賴 FPGA 的靈活性，他們將尋求并要求在其 SoC、ASSP 或 MCU 上使用 eFPGA 功能。

FPGA 到 ASIC 的轉換加速

在產品中繼續使用昂貴的 FPGA 與承諾支付 ASIC 開發費用并通過降低 ASIC 芯片成本來收回成本之間一直是一場拉鋸戰。將 FPGA 轉換為 ASIC 的缺點之一是，一旦 ASIC 完成，改變它的唯一方法就是再次重新流片。

eFPGA 改變了這個等式。保留設計關鍵部分的可重構性為可升級性、錯誤修復和延長芯片使用壽命的新功能提供了途徑。更長的使用壽命等于更高的產量，這等于轉換為 ASIC 的成本合理性。最終結果是更低的芯片成本和更高的系統利潤。

安全性將受益于 eFPGA 可重構性

安全性涵蓋了廣泛的用例，包括信任根、加密、側通道攻擊保護和設計混淆。針對嵌入式系統的威脅不斷增加，變得更加復雜且不斷變化。安全解決方案也需要隨著時間的推移而改變。

有據可查的是，量子計算機能夠在數小時內破解當今芯片中硬連線的加密算法只是時間問題。能夠更新已部署系統中的安全電路以領先于黑客，這對公司來說具有巨大的價值。更聰明的解決方案還可以利用在原位動態重新配置 eFPGA 的時間方面。隨著 eFPGA 的廣泛應用，安全架構師可以利用流片后的動態重新配置電路，提出獨特而新穎的安全解決方案。

這些只是我們在未來一年看到的對 eFPGA 的一些預測。長期以來被認為是芯片設計的圣杯，eFPGA終于進入了主流，并將在芯片的未來發展中發揮重要作用。觀看會很有趣。

審核編輯 黃昊宇