深亞微米時代，處理器和FPGA跟隨摩爾定律沿著各自的路徑向前發(fā)展，少有交集。處理器不斷加強運算能力，并充分利用新增加的并且越來越小的晶體管不斷完善外圍功能，走上單片集成的道路。FPGA則通過工藝技術的進步增大自身容量降低功耗，把預處理運算、接口電路等吸收進了FPGA。

　　對于既需要處理能力又需要靈活性的系統(tǒng)，CPU+FPGA這樣的解決方案早年前就被提出并付諸實踐，如今比比皆是。雖然近幾年Xilinx和Altera也一直致力于推進自己的軟核Nios和MicroBlaze，而且Xilinx在其Virtex系列產(chǎn)品中嵌入了PowerPC硬核，但市場反應都不太強烈。

　　摩爾定律持續(xù)有效，半導體工藝技術步入深亞納米時代，為處理器和FPGA的融合提供了無限可能。Intel于2010年11月發(fā)布的凌動E600 C系列，即原研發(fā)代號為“Stellarton”的可配置凌動處理器，把凌動E600處理器和Altera的FPGA集成到一個多芯片封裝之中，開啟了處理器和FPGA融合的新時代。

　　隨著工藝技術的不斷進步，從65 nm、40 nm進入28 nm，ASIC和ASSP廠商遭遇了設計流程復雜、良率降低、設計周期過長，特別是研發(fā)制造費用劇增等難題。據(jù)了解，做一個28 nm ASIC芯片所需的研發(fā)費需要5 000萬～6 000萬美元，比40 nm時的研發(fā)費用增加了40%。正如賽靈思亞太區(qū)銷售及市場總監(jiān)張宇清先生所說：“10年前，半導體領域比較領先的是CPU廠商，他們會帶領某一個工藝向前跨步?，F(xiàn)在FPGA廠商已經(jīng)跑到了前面。從40 nm開始有這個端倪，在28 nm，我們的代工廠發(fā)現(xiàn)FPGA廠商最先采用這些先進工藝。”這些都為FPGA廠商在成功立足通信領域后瞄準嵌入式領域的新藍海提供了無限可能。

　　在28 nm工藝節(jié)點，Altera和Xilinx都不約而同地在其新產(chǎn)品中集成雙核ARM Cortex-A9處理器。此集成與Intel E600集成Altera FPGA從硬件架構(gòu)層面沒有太大不同，但實質(zhì)相去甚遠。Intel是把CPU的裸片和FPGA的裸片封裝在一起，給穿了層塑料外衣。FPGA廠商則是在FPGA中嵌入處理器，F(xiàn)PGA與處理器之間通過AXI總線互聯(lián)，最高可達125 b/s的互聯(lián)帶寬。

　　為什么FPGA廠商都會選擇ARM？處理器廠商是否會在下一代處理器中嵌入FPGA？Altera公司產(chǎn)品及企業(yè)市場副總裁Vince Hu先生告訴筆者，在FPGA中嵌入處理器遠比在處理器中嵌入FPGA容易，第一是ARM的授權IP模式提供了處理器的授權，F(xiàn)PGA廠商不會授權IP（當然，如果某一天Achronix宣布把其FPGA的IP開放給Intel，想必業(yè)內(nèi)一定不會奇怪。）；第二是工具，針對FPGA的開發(fā)工具相對復雜，不是一時可以開發(fā)出來。

　　FPGA兩巨頭都瞄向了嵌入式處理器領域，卻采用了不同的策略。Altera是在其久負盛名的Cyclone V和Arria V系列下增加了SoC FPGA；Xilinx干脆創(chuàng)立一個新的產(chǎn)品系列Zynq。雖然產(chǎn)品略有不同，宣傳策略大有不同，但關注的應用領域卻都在能源和工業(yè)、高清晰視頻處理、通信基礎設施和計算機和存儲應用，甚至連價格都定在批量15美元，并且都宣稱最大的對手是Intel等處理器廠商。

　　面對Xilinx的嵌入式處理器Zynq系列，Altera的Vince Hu列出了互聯(lián)帶寬、工藝模式等幾大不同。不管兩家如何爭斗，工程師確實享受到了技術進步的樂趣。上海晶奧信息科技有限公司技術經(jīng)理吳厚航說：“單片集成了CPU的FPGA單從硬件架構(gòu)層面來看，好像沒有太大的優(yōu)勢，僅僅只是二合一而已。但是真正做過系統(tǒng)開發(fā)的工程師都知道，這種二合一所帶來的不僅僅是BOM成本降低和布局的簡化，更多的改變是我們?nèi)庋劭床坏降能浻布讓鱼暯拥膬?yōu)化和無形之中的靈活性以及潛在的性能提升?！?/p>

　　以Altera最新發(fā)布的SoC FPGA為例，它提高了系統(tǒng)性能，4 000 DMIPS時功耗不到1.8 W，高達1 600 GMACS、300 GFLOPS的DSP；降低了功耗，相對兩芯片解決方案，功耗降低了30%；減小了電路板面積，外形封裝減小了55%，只有兩種電源；降低了元件成本、PCB復雜度和成本從而大大降低系統(tǒng)成本。

　　對于未來，F(xiàn)PGA廠商信心滿滿。Vince Hu說：“在嵌入式調(diào)查里發(fā)現(xiàn)接近45%的嵌入式設計人員，計劃在下一代的嵌入式設計里面使用FPGA來實現(xiàn)其可編程的功能。還有就是Altera的FPGA付運記錄里面發(fā)現(xiàn)超過35%的FPGA項目利用了其Nios軟核。未來兩三年中，預期超過50%嵌入式系統(tǒng)里面會用上FPGA 。”