FPGA設計工具面臨的挑戰與發展趨勢

根據Gartner Dataquest的分析報告顯示：2005年ASIC和FPGA/PLD的增長率分別為3.9%和5.8%，而2006年，兩者的增長率分別達到8.3%和13.4%。可以看到FPGA的發展速度明顯高于ASIC。隨著兩大FPGA巨頭Xilinx和Altera爭相推出65nm工藝FPGA芯片Virtex-5以及Stratix III系列，FPGA迎來了空前繁榮的時代。同時，先進的工藝使得ASIC的開發成本不斷上升，加上市場對于設計靈活性和上市時間的迫切需求，進一步促進了FPGA應用領域的不斷擴大。越來越多的系統廠商選用FPGA來實現最終產品，或者為大型ASIC和SoC設計作初期的原型設計。

有關統計顯示，未來消費電子(包括HDTV和無線應用等)和汽車電子是FPGA應用領域中成長最快的。人們期盼FPGA的成本更低、功耗更低、性能更高，這同時也意味著FPGA的設計日趨復雜，器件的密度越來越高，時序收斂問題也日益突出，這些問題都在挑戰著FPGA開發工具的性能。很多設計還要集成更多的IP應用甚至是CPU或者DSP內核，FPGA向大規模系統芯片挺進，力求在大規模應用中取代ASIC。這都需要借助更為專業高效的工具來實現。

FPGA開發工具包括軟件開發工具和硬件開發工具兩類。其中硬件開發工具主要是FPGA廠商或第三方廠商開發的FPGA開發板及相關調試下載工具，另外，邏輯分析儀和示波器等也常常用于FPGA開發過程中的調試階段。在軟件開發工具方面，針對FPGA設計的各個階段，FPGA廠商和EDA軟件公司提供了很多優秀的EDA工具。一般來說，FPGA廠商提供的開發環境可以涵蓋從源代碼編寫到最后仿真調試的各個階段，對于不算十分復雜的FPGA設計，可以利用這類的開發環境進行FPGA的開發設計，但是EDA廠商提供的專用工具顯然具有更大的優勢，可以替代廠商自帶開發工具的各個設計階段，從而充分地利用FPGA的設計資源，并加速整個設計的進展。事實上，在Xilinx發布Virtex-4/Virtex-5系列產品的同時，也推薦客戶使用專業的EDA工具，例如Synplicity的綜合工具Synplify Pro和物理綜合工具Synplify Premier，以便充分發揮芯片的性能。

設計工具市場

今天的FPGA提供大容量，超高速的性能，針對不同領域優化的多平臺FPGA以其革命性的能力促使FPGA技術加速進入更多的應用領域中，并大大縮短了產品的上市時間。今后五年內，基于FPGA的系統設計將增長30%，尤其在消費電子如高清電視里的應用非常廣泛，而采用FPGA做ASIC的原型設計也成為節省成本和縮短原型設計時間的流行手段。Synplicity的資料顯示，在該公司廣泛分布于消費電子、電信、計算機和設計服務領域的客戶中，有45%的客戶采用FPGA來設計他們的產品，而采用傳統Cell-based ASIC的客戶則占32%，還有23%在使用門陣列。隨著器件復雜性的增加，設計人員需要更精密復雜的工具，定位在FPGA設計上的EDA工具也面臨著更大的發展契機。

Synplicity設計工具

目前，FPGA芯片的發展趨勢主要集中在幾個方面：