原创 再次携手ARM、MIPS，FPGA进入新时代？

        短短几天之内，先是Altera宣布取得MIPS32架构的授权，接着Xilinx又和ARM全面合作。两个消息的接踵而至，让利用FPGA进行设计的工程师得有一段时间进行消化。毫无疑问，当FPGA的两大巨头和微控制器最流行的两大架构分别迅速达成了协议，这会对他们产生切身的影响，但影响究竟会有多大，恐怕一时半会儿很难看清楚。

      股市是晴雨表，美国时间19日，当Xilinx和ARM合作的消息公布后，Xilinx的股票涨了1.6%，而ARM的涨幅则超过3%。这表明了金融界对此事前景的看法。

      但必须承认的是，FPGA与微控制器两个产业的合作并不新鲜。熟悉Altera产品线的工程师们都清楚，除了Altera自己的Nios核之外，还有ARM的Cortex M1、飞思卡尔的Coldfire。而Xilinx本身，也是在自产自销的MicroBlaze核之外，还有PowerPC核。即使是ARM公司与FPGA的合作，就能数出一堆来，从Altera到Actel，再到今天的Xilinx。

      不过，中国人做事讲究的是“天时、地利、人和”，同样的一件事在不同的时期做，不同的环境，结果也许会完全不同。

金饭碗

      Altera选择了低调，除新闻稿外不透露任何信息，而那篇简短的新闻稿除了告知消息外，基本上没有有价值的信息。相反，Xilinx与ARM合作的新闻稿则高调许多，拉开了一个很雄伟的架势。

      Altera的低调有其原因，以往的历史证明这似乎并不是一条坦途。

      2000年，Altera就曾与ARM和MIPS分别合作，推出Excalibur系列处理器的XA和XM系列（这条产品线早已悄无声息）；

      同年，Xilinx开始在Virtex-Ⅱ嵌入PowerPC硬核；

      2001年，QuickLogic，在其非易失性FPGA中嵌入硬核的MIPS，推出了QuickMIPS 2007年；

      2007年，Actel推出内嵌ARM Cortex－M1的FPGA产品，Altera也宣布支持Cortex－M1。

      结果又如何？Actel和QuickLogic属于行业内剑走偏锋一类，其影响可以不予考虑。我们知道的是，Xilinx和Altera都分别推出了自己的MicroBlaze和Nios核，显然是有原因的。

      从如今Altera与MIPS、Xilinx与ARM的合作来看，FPGA对微控制器依然痴心不改。相信这次即使跌倒了，他们依然还会执着，因为这是一条必行之路。随着“快时代”的来临，FPGA产业也在迅速扩展，FPGA已不甘于实验室里或是小批量，雄心勃勃要成为主流芯片。Xilinx的CEO Moshe Gavrielov在2008年上任伊始就明确提出，要让Xilinx的营业额增长10倍。目前FPGA的市场总量在40亿美元左右，如果仅靠通讯市场，达到这个目标显然是不可能的。于是我们看到，Xilinx和Altera这两家FPGA公司已不约而同宣布要拓展新的市场，包括汽车、消费医疗和其他领域。

      未来的嵌入式应用将无处不在，如果能把可编程逻辑的固有优势集成到嵌入处理器的开发流程中，FPGA的未来就会非常广阔。也正因为如此，Altera推出了一个SOPC的概念，即System-On-a-Programmable-Chip，可以理解为可编程的SoC。事实上，Xilinx等其他FPGA供应商也是这么做的。

       “这次比以往的合作更深入，”这是ARM中国总经理兼销售副总裁吴雄昂对此次ARM与Xilinx合作的评价，他告诉EEWORLD，与以往的合作相比，这种深入体现在多方面：从范围来看，该合作基于整个SoC平台， Xilinx的FPGA除了将嵌入ARM的Cortex处理器核外，还将把总线结构调整到ARM的AMBA总线上，而且双方在ARM的物理IP、工具库上也会进行高端的合作。而之前ARM和其他供应商的合作，局限于软核，从未使用过物理IP，特别是这次还有AMBA总线的合作。

        当然，对于工程师来说，这显然会影响其开发过程。当FPGA与微控制器厂商携手，工程师的开发效率会高很多，在开发周期压力越来越大的当今，显然是极有意义的。而且将来无论是设计系统还是进行一些扩展，都可以直接拿原本的设计来用。对于系统开发工程师而言，从FPGA一直到最终的ASIC或ASSP，都可以在ARM同一个架构的软件应用、开发环境之下，有利于对资源的重复利用。ARM架构在系统开发这块显然得到了很大的帮助。

      开发往往始于FPGA，当通过FPGA进行开发、验证、使用，最终量产时完全可能会有一些系统商选择这块芯片。这对于ARM和Xilinx来说，都会是收获。

      “ARM”这个词带给你的似乎就是手持、消费，而MIPS虽然在中国的宣传较低调，但是也是网络、通讯、多媒体。因此你可以理解为什么在Xilinx的新闻稿上会有以下这么一段话，“这也将使得可编程方案进一步深入渗透到现有的市场并拓展至更新的一些市场领域。理想的应用将涵盖通信、汽车、消费类市场、航空、国防以及工业等各个市场。”

      对于Xilinx来说，这个合作似乎可以打开诸多新应用的大门。原来Xilinx意图在网络通讯之外开辟新领域，但总是需要时间，而ARM带来的不仅是技术，更是其他应用领域的Know-how。以前难以进入的市场将成为可能。

      而ARM收获也颇为丰厚，之前竞争对手攻击ARM只知道手机。如今当ARM的性能不断提高的时候，对其他领域尤其是通讯等高端领域雄心勃勃。而同样，这是Xilinx的强势范围。

      值得注意的是，在此次Xilinx与ARM合作中，反复提及的AMBA总线。在SoC开发中，片上总线比较常用的有ARM的AMBA、Silicore公司提出的Wishbone，Altera公司的Avalon总线。得到了Xilinx的支持，从开发标准来看，对周边的IP应用都会有所影，ARM的总线因此就会逐渐向成为业界统一的接口标准更进一步。

      而这也完全可以解释既然之前与Altera已经有了那么多合作，如此好的基础之下，在这次深入的合作时ARM为什么没有牵手Altera，而是选择了合作相对较少的Xilinx。因为拥有自己的片上总线，Altera很难在AMBA这件事上对ARM予以支持。

      其实之前Altera完全称得上是ARM的铁杆，2000年在ARM性能相对较弱的情况下就与其合作。但是由于那时CPU的性能相对较， FPGA最主流的应用又是对性能要求较高的网络通讯领域，结局以失败告终。2007年，当ARM推出专为FPGA优化的Cortex M1之后，Altera又义无返顾地加入其中。

      而如今，ARM与Xilinx的合作时机看上去比以往任何一次都更好。最新的Cortex-A9的主频已高达2GHz，而2000年Altera用的那个ARM922T内核其主频只有可怜的200MHz。高性能使得很多应用成为可能。而且ARM在吸取了之前与FPGA产业合作的经验教训，此次会考虑得更周全，做事也会更小心。

      不过毕竟之前的道路并不平坦，如今ARM与Xilinx的合作也可能会遇到一些什么障碍。吴雄昂称自己暂时还没有想到，但这次是基于新工艺，新工艺总是会有些风险。

      EEWORLD尚有一些疑问。吴雄昂说：“大家（ARM和Xilinx）都有共同愿望，希望高端产品、低端产品都在同一个平台开发，”事实上，Xilinx的Virtex6系列已经没有采用PowerPC核，因此可以想见，PowerPC会逐渐淡出，而在通讯领域尚属新丁的ARM能否帮助Xilinx延续其在通讯网络设备中的优势？还有一点目前不明确的是，ARM的授权费用会达到什么量级，据笔者了解曾经内嵌ARM硬核的FPGA开发板非常之昂贵，但我猜测这次费用应该不会太高。另一点需要关注的则是Altera，不说话就是在闷头做事，坊间关于Altera用MIPS核做什么也有种种猜测。但可以肯定的是，Altera在这条路上也已经尝试过多次，积累了各方面的经验。

      在FPGA行业中，Xilinx与Altera的缠斗似乎没有结束的时候，而这次双方为相同的目的选择了不同的道路。对于整体CPU市场而言，单独卖IP或是搭配FPGA卖，数量不会有太大的区别。但对于FPGA产业来说，如果能就此撬开广阔的市场，也许会迎来几何倍数的增长。我们期待FPGA迎来自己的Tipping Point（引爆点）。

扩展阅读：

Xilinx采用ARM处理器，无奈还是必然？

http://wangying1.spaces.eepw.com.cn/articles/article/item/66812

ARM与XILINX的恩怨情仇

http://www.openhw.org/blog/Kevin/09-11/179243_2bf9f.html