原创 英特尔/TI受到小小弟挑战，嵌入式市场重洗牌

“有些词语可能需要重新适应了，比如“嵌入式”，MPU也许要代替通用CPU成为桌上电脑市场主角，过去那种“低端”的认知要改一改了！Intel挑战不小呀，不光是一群小弟，一群小小弟都开始争食吃了。”这是在我（孙昌旭）微博上一个名为胡方禹的业内专家的发言。前晚，当我将“三月一日，FPGA行业发生了一件大事，Xilinx正式宣布其新的产品系列Zynq，内置双核的ARM Cortex-A9，而传统优势的FPGA只是围绕A9，这实际上标志着FPGA厂商进入了嵌入式处理器市场，向老牌厂商TI、英特尔、飞思卡尔、NXP、博通、甚至高通等一众列强发起了猛烈挑战。”的评论放在微博后，立即引起轩然大波，业内专家纷纷发表评论，可以说，Xilinx此番推出完全以Cortext A9处理器为中心的嵌入式CPU后，彻底搅乱了嵌入式市场，从我的微博评论来看，基本上获得了业内专家与广大工程师的认可。

一家软件设计公司的负责人名为山寨玩家_张雷的网友评论：“这是一个伟大的进步，会让很多优秀的设计都成为可能。我认为，这是一个以A9为智能核心头脑的变形金刚！ 芯片形态将是万能的！”网友alex_qj则认为：“发展到目前的阶段，一些曾经性能受限的处理器也逐渐有了更广阔的空间，对传统大厂是不小的挑战啊！”而一个产品设计工程师如此评价：“不错，我们很多应用都需要这样的平台。”另一个更专业的名为spart的网友更是指出了Zynq未来要努力的方向：“要是该FPGA功耗和成本能达到嵌入式系统要求，移动芯片设计商基本可以不用到晶圆厂tapeout了，并大大加快产品量产时间，产品差异化和竞争力就体现在外围RTL和SW的配合了。”

另一家看来是提供外围IP模块的厂商更是欢欣鼓舞，名为八点五五的说道：“如果memory总线频率能提上来，对FPGA验证还是有用的。VSP、ISP、通信模块等等硬件加速器纷纷发来贺电。”

可以说，由于Zynq的全新加入，嵌入式CPU市场被完全搅乱了。大家对于FPGA厂商突破围笼进入新的领域表示了期待与欢迎。不过，功耗、成本、速度、业务模式则成为大家对于这一新生事物的最为关心的话题。“技术上可以说是有了挑战，但是价格上是不是能够有一拼呢？毕竟FPGA的结构决定了它不是最为精简的设计，是有很多冗余的。”这是一名为拔火罐的网友的担忧。同样，名为章鱼树熊的网友表示：“以前Altera也集成了ARM，Xilinx也集成了powerpc，如果价钱能做到跟市面的ARM处理器差不多，应用前景很不错。”除了价格和功耗外，网友对于新的Zynq的速度也表示了担忧：“速度能到多快？现在fpga上面a5／arm9等大概只能跑到50mhz左右。这款fpga能跑的更快吗？”spart在微博评论中表述。

Zynq主要实现了四大突破

下面，我采访了赛灵思公司全球市场营销及业务开发高级副总裁 Vin Ratford，为大家解开这些问题。同时昌旭认为，Zynq主要实现了四大突破，也与大家分享一下。

首先要解释一下Zynq平台与之前所有的FPGA产品完全不同，并不像一些网友提到的之前在FPGA中加入ARM7, ARM9, 或者Power PC的架构，这里Vin Ratford澄清了几个易混淆的概念。“Zynq是一个以处理器为中心的解决方案，是我们一种全新类型的产品。”Vin Ratford指出，“所以这个产品的定位将来一定是会与SoC厂商竞争。”他接着解释，与传统的CPU+FPGA的双芯片架构也不一样，这种将CPU与FPGA集成到一个芯片内的架构将具有更高的性能与更低的功耗。Zynq-700系列集Cortex-A9 MPCore 和28nm可编程逻辑为一体，每款器件均为基于处理器的系统，能够在通过可访问的可编程逻辑重设时即可启动操作系统。这些新型器件使系统架构师和嵌入式软件开发人员能够通过串行（使用 ARM 处理器）和并行（使用可编程逻辑）处理相结合的方式，满足各种日趋复杂的高性能应用需求，同时可以利用其高度集成的优势大大降低成本和功耗，并缩小产品尺寸。

Vin Ratford：Zynq是以处理器为中心的解决方案，不是FPGA

一是成本和功耗上的优势：虽然Zynq中集成了完整的带有NEON及双精度浮点引擎的双核 ARM Cortex-A9 MPCore 处理系统，但是为了控制功耗，Xilinx选择了将单核的工作频率定在800Mhz的水平。“因为我们有外围的基于FPGA的DSP来配合，所以在这个主频上已可实现非常高的性能。”Vin Ratford解释。此次推出了Zynq-7000的四个系列产品（Zynq-7010，7020，7030，7040），全部选择了800Mhz的主频，配合单/双精度浮点运算，可实现比市场上传统的A9处理器更高的性能。同时功耗和价格也具有极强的竞争力。比如最低款的Zynq-7010，功耗仅为2W，价格约为15美元。除了有双核的A9外，外围还有30K的LC，峰值DSP可达50GMACS，“该系统通过硬连线完成了包括L1，L2 缓存、存储器控制器以及常用外设在内的全面集成。不仅能在开机时启动并运行各种独立于可编程逻辑的操作系统 (OS)，而且还可根据需要配置可编程逻辑。利用这种方法，软件编程模式与全功能的标准 ARM 处理器 SoC 毫无二致。”Vin Ratford表示。在这样的性能下，2W的功耗与约15美元的价格的确可以扰乱目前的嵌入式CPU市场了。

第二个特色则是它与传统的嵌入式CPU相比，具有强大的并行处理能力。“应用开发人员利用可编程逻辑强大的并行处理能力，不仅可以解决多种不同信号处理应用中的大量数据处理问题，而且还能通过实施更多外设来扩展处理系统的特性。”Ratford说道。在多任务越来越流行的今天，并行处理能力对于工程师来说是多么的重要。

第三个特色是通过引入最新的高速AXI-4总线，可轻松实现外设的扩展与高速互访。“系统和可编程逻辑之间的高带宽 AMBA®-AXI互联能以极低的功耗支持千兆位级数据传输，从而解决了控制、数据、I/O 和存储器之间的常见性能瓶颈问题。”Ratford解释。AXI-4总线是专门为FPGA优化的AXI总线，具有更低的延时。这一架构也让提供外设的各厂商看到了机会，难怪上面的网友八点五五会在评论中称“VSP、ISP、通信模块等等硬件加速器纷纷发来贺电。”

第四点，也是最重要的一点，Zynq将在应用上实现多种创新。虽然目前Zynq-7000系列定位的应用是汽车驾驶员辅助、智能视频监控、工业自动化、航空航天与军用、广播以及新一代无线等应用，但是未来它有可能支持Android或其它开放OS，从而进入手持与桌面消费电子产品。事实上，美国的iVeia公司已基于该产品设计出针对国防应用的高端平板电脑，也有厂商在拿它做高端的电子书。从高端进入中低端只是迟早的事，Xilinx早已做好打算。因为重要的是，Zynq-7000所能实现的强大串行与并行能力、无需NRE费用的成本优势将会带来无限创新的动力。

正如Vin Ratford 指出：“我们的 Zynq-7000 系列为设计人员提供了一个综合平台，可以帮助他们推出自己定制的标准产品，处理系统与可编程逻辑的紧密集成不仅能有效降低系统材料清单成本、功耗与尺寸，而且还能作为‘创新引擎’，推动创新应用的发展，将传统 FPGA 技术市场向嵌入式系统领域大幅扩展。”

最后，昌旭也要对Xilinx进入全新领域提出一个担忧，这就是Xilinx在推出全新产品的时候，面临的最重大挑战是业务模式的挑战：SOC业越来越趋向于提供Turn key服务，而FPGA业历来是给客户更多的灵活性，更多的设计放在客户侧。虽然Xilinx在两年前提出了“目标设计平台”的概念，但是这与SoC业所提供的TK还是有较大的差别，要适应TK模式，整个公司的服务观点、人员结构、和技术支持都需要发生很大的变化，面对的客户群体也要发生很大变化，这些Xilinx还要慢慢改变、在实践中改变与适应。
作者:孙昌旭