FPGA那点事之二

乐彼客服1

在上篇我们聊了FPGA的概况，本篇咱们说点FPGA的热门话题以及其过去在音频领域内的一些主要应用

超300亿晶体管——3倍于最高端服务器CPU

如果让大家猜晶体管最多的芯片是什么？很多烧友可能会回答是最高端的服务器CPU，一般这种带了超大规模片内CACHE具备几十个内核的CPU大约有100多亿个晶体管，非常吓人。可是面对最高端的FPGA来说实在是小巫见大巫，INTEL STRATIX 10 FPGA顶级型号内部有超过300亿个晶体管，数量是前者的2倍到3倍。现在FPGA趋势是包罗万象，除了几百万个LUT外还带有很多硬IP，比如16GB HBM2（HIGH BANDWIDTH MEMORY） 高带宽内存，4核ARM CORTEX A53、几十个58Gbps的超高速PAM4收发器。。。。。总之FPGA才是最大的晶体管怪物。

92000亿次浮点速度——50倍于最高DSP的运算能力

刚刚我们才推翻大家对于晶体管王者的陈旧认识，下面继续。目前浮点运算能力最强芯片是什么？很多烧友会猜测是DSP，毕竟数字运算处理器的专业是浮点运算，TI的TMS3206678是目前浮点运算能力最强的DSP，具备8个DSP核，单核频率1.4GHZ，峰值浮点能力高达224GFLOPS，也就是2240亿次，最近中兴事件热炒的国内38所的魂芯2A号DSP浮点运算速度也很高，超过1000亿次，不过由于TI的6678是8核，而后者是双核，所以单论浮点运算速度还是略输于前者。可惜他们的浮点运算能力在FPGA面前都是浮云，得益于并行架构，可以很轻松的组合出几千个DSP块，目前最高端的FPGA STRATIX 10的峰值浮点速度为9.2T FLOPS也就是92000亿次，并且具有提升到100000亿次的能力，是目前最高端DSP的50倍。

国内FPGA厂商生存现状——软件是唯一麻烦

国产芯片现在是热门话题，目前国产FPGA厂商主要有高云、AGM、智多晶、安路和国微等。国微就和国企一样，财大气粗有紫光系在背后撑腰。其它几家都是埋头苦干的，很多研发从美国FPGA厂商跳槽回来。

因为财力和风险原因，这些厂商目前以小规模芯片为主，很贴近国内客户，只是因为时间关系开发工具还不成熟，对这些厂商来说，FPGA硬件堆砌起来不难，麻烦的是软件，只要给资金给时间，国产FPGA大爆发是必然的。

老万最可惜的是目前已停止运营的京微雅格，其中有款FPGA，不仅LUT不少还带300MHZ的CORTEX M3和很多外设接口，非常方便，从原始阶段到可用我们都试运行两年，即将在成品上使用，可惜突然传来京微雅格关闭的消息，如果能熬到今天，其局面可能会大有改观。

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上面谈论的都是FPGA芯片，芯片是死的，如果没有好应用，那只是浪费，下面介绍目前HIFI播放器中FPGA的主要应用。

大带宽桥梁——原生支持高品质音源的关键

很多主控芯片在规划时根本没想到在人群中微乎其微的烧友需求，因此其I2S接口只能传输PCM数据，带宽还很低，往往见到高于16BIT 44KHZ的数据流时就望洋兴叹。这时FPGA可以充当数据桥梁和接口，很多厂商干脆让主控通过SPI、SDIO等拥有较高带宽的接口传输PCM、DSD数据给FPGA，而FPGA只要做出SPI或SDIO的相关协议，接到数据后丢给DAC上的PCM和DSD相应接口，起到承上启下的作用。现在很多HIFI播放器能原生播放32位音源，FPGA功不可没。

高精密时钟源——真正从源头HiFi起来

有一定烧龄的烧友都知道，主控芯片内部靠PLL提供时钟，其数量相对较少，而且抖动很高，直接拿来做HIFI产品的时钟源，实在是不堪入耳。从10年前老万开发播放器时，FPGA就和多个TCXO等精密低噪声低温飘的有源晶振一起构成超低抖动时钟源，利用那些高级有源晶振的时钟满足HIFI领域内众多频率对于高精度低抖动的要求。