FPGA器件級(jí)的設(shè)計(jì)決策

項(xiàng)目組或設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)成員的設(shè)計(jì)經(jīng)歷及偏好是促使其選擇或放棄特定廠商及其工具集的兩個(gè)因素，這也很可能對(duì)最終FPGA器件廠商的選擇產(chǎn)生重要影響。如果早先內(nèi)部團(tuán)隊(duì)成員（或其他新加入到這個(gè)團(tuán)隊(duì)的成員）使用這個(gè)廠商的器件及其工具集很好的實(shí)現(xiàn)了一些項(xiàng)目，那么這樣的選擇實(shí)際上非常正確。

選擇FPGA器件廠商、器件系列、工具集等，很大程度上還是要考慮設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)成員的設(shè)計(jì)經(jīng)歷和偏好。話說(shuō)“就熟不就生”，因?yàn)檫@在很大程度上會(huì)決定了設(shè)計(jì)復(fù)雜性高低和項(xiàng)目進(jìn)度周期的快慢。當(dāng)然了，其它因素諸如成本、資源、功耗、可移植、可升級(jí)等等也是需要考量的?？偠灾?，這也是一個(gè)需要綜合考慮的權(quán)衡決策。

FPGA器件的價(jià)格并不會(huì)隨著上市時(shí)間的增長(zhǎng)而不斷下降。擁有更大體積的老型號(hào)產(chǎn)品會(huì)逐漸趨于穩(wěn)定狀態(tài)，但價(jià)格上相比新系列會(huì)下降得更慢，甚至?xí)猩蠞q的可能。

關(guān)于FPGA器件的價(jià)格，以筆者多年和代理商、現(xiàn)貨商打交道的經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)單歸納為以下幾點(diǎn)見(jiàn)解。

● 從價(jià)格趨勢(shì)看，F(xiàn)PGA器件價(jià)格基本是與其資源高低成正比的。但是，每一個(gè)特定器件型號(hào)的當(dāng)前市場(chǎng)銷量對(duì)價(jià)格也會(huì)有較大的影響。尤其是現(xiàn)貨市場(chǎng)，幾乎是以銷量定價(jià)格，在疫情這幾年的芯片亂世中，價(jià)格倒掛更是家常便飯。

● 不同系列的FPGA器件，制程工藝更先進(jìn)的系列，其整體的資源性價(jià)比通常要高一些。但是，在先進(jìn)制程的新系列剛剛推出的時(shí)候，由于市場(chǎng)銷量剛剛起步，其分?jǐn)偝杀具€未消化，其資源性價(jià)比可能沒(méi)有什么優(yōu)勢(shì)，甚至不如成熟的系列。

● 當(dāng)某個(gè)新系列器件的市場(chǎng)供給量逐步超過(guò)老系列器件時(shí)，唯利是圖的FPGA廠商們通常會(huì)從整體的成本和收益出發(fā)，迫使用戶放棄或升級(jí)老系列器件。FPGA器件的生命周期比較長(zhǎng)，F(xiàn)PGA器件廠商不會(huì)隨便做出EOL決定，但是其迫使舊系列器件用戶升級(jí)的辦法也很簡(jiǎn)單——漲價(jià)！所以，在這個(gè)當(dāng)兒，舊系列器件就沒(méi)啥性價(jià)比而言了。

● 關(guān)于FPGA器件的選型，記住一定要和代理商多溝通，盡量選擇目前使用廣泛、銷量較大的型號(hào)，這類器件不僅性價(jià)比高，而且供貨周期也更有保障。

在器件選型時(shí)，盡量避免選擇任何系列的器件中規(guī)模最大或者最小的型號(hào)。因?yàn)橐坏┻x擇了一個(gè)系列器件中規(guī)模最大或最小的型號(hào)，將來(lái)在考慮產(chǎn)品的功能升級(jí)或成本消減等事項(xiàng)時(shí)，很可能因此大受限制。如果選擇一款在整個(gè)系列器件中處于中等規(guī)模的型號(hào)，那么在工程設(shè)計(jì)過(guò)程中一旦發(fā)覺(jué)早期低估了工程規(guī)模，則很容易就能夠?qū)⒄麄€(gè)設(shè)計(jì)從當(dāng)前規(guī)模的器件移植到同系列規(guī)模更大的器件；同樣的，如果發(fā)覺(jué)早期對(duì)資源的評(píng)估過(guò)于保守，當(dāng)前器件對(duì)實(shí)際設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)綽綽有余，若是必要，也很容易就可以將當(dāng)前設(shè)計(jì)移植到同系列規(guī)模更小的器件中。

盡量避免選擇任何系列的器件中規(guī)模最大或者最小的型號(hào)，其原因在原文已有詳細(xì)的說(shuō)明。關(guān)于器件資源的選擇，對(duì)于一些成熟的功能，設(shè)計(jì)者應(yīng)該嘗試不斷的用更優(yōu)化的設(shè)計(jì)和代碼降低資源的使用。有時(shí)，選擇資源余量過(guò)大的器件，反而不容易讓設(shè)計(jì)者警覺(jué)，對(duì)資源的使用往往不容易做更多的設(shè)計(jì)考慮，無(wú)形中浪費(fèi)了很多非必須的資源，這就如同今天不斷增長(zhǎng)的CPU性能被很多拙劣的軟件工程師的拙劣設(shè)計(jì)吞噬了一樣。與此相反，反而是略顯捉襟見(jiàn)肘的資源余量，更容易推動(dòng)設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)出“物盡其用”的最優(yōu)化電路。

到底預(yù)留多少資源余量最合適？筆者認(rèn)為，在開(kāi)發(fā)早期，工程還未實(shí)現(xiàn)或者設(shè)計(jì)者并沒(méi)有十足把握的時(shí)候，應(yīng)該預(yù)留足夠的余量；而在開(kāi)發(fā)后期，設(shè)計(jì)逐步定型完善后，除了必須的升級(jí)余量考慮外，不應(yīng)該再預(yù)留太多的余量，反而應(yīng)該適當(dāng)?shù)氖找皇?。為了達(dá)到不同設(shè)計(jì)資源器件的“收放自如”，選擇一款可上可下的器件封裝型號(hào)是一個(gè)非常明智的選擇。