fpga是什么

FPGA（Field Programmable Gate Array）即现场可编程门阵列，是一种以数字电路为主的集成芯片，属于可编程逻辑器件（PLD）的一种，也是专用集成电路（ASIC）领域中的半定制电路。

FPGA的发展历程：早期工程师用离散逻辑芯片搭建电路，复杂逻辑功能实现困难。20世纪70年代，可编程逻辑阵列（PLA）问世，它包含固定数量的与门、非门，组成“与平面”“或平面”及仅可编程一次的连接矩阵，能实现相对复杂的逻辑功能。同时期，可编程只读存储器（PROM）出现，其与门连接矩阵硬件固定，或门连接矩阵可编程。若只有与门连接矩阵可编程，或门连接矩阵硬件固定，这种芯片叫可编程阵列逻辑器件（PAL），它使用熔丝工艺，只可编程一次。在PAL基础上发展出通用阵列逻辑器件（GAL），采用电可擦除的CMOS工艺，可多次编译，还采用可编程的输出逻辑宏单元（OLMC），增强了通用性。随着对芯片集成度要求提高，复杂可编程逻辑器件（CPLD）诞生，可看作PLA器件结构的延续。FPGA比CPLD早几年问世，二者并称高密度可编程逻辑器件，但FPGA内部架构采用逻辑单元阵列（LCA）概念，主要使用查找表和寄存器，与CPLD在资源类型、速度等方面存在差异。

FPGA的技术优势：FPGA功能强大，在资源足够多的情况下，单片机能实现的功能FPGA都能实现，且FPGA能实现的功能单片机不一定能轻松实现。不过，单片机价格远低于FPGA，FPGA价格从几十元到几十万元不等，所以单片机使用范围更广。FPGA针对单片机和ARM无法解决的问题，如要求灵活高效、高吞吐量等情况发挥作用。与ASIC相比，FPGA具有灵活性，可随时改变芯片功能；能缩短上市时间，编程后可直接使用，无需经历芯片流片周期；在使用量小时有一定成本优势，使用量超过某一数值后，ASIC成本更有优势。

FPGA的应用场景：FPGA在数字信号处理、视频处理、图像处理、5G通信、医疗、工业控制、云服务、加速计算、人工智能、数据中心、自动驾驶、芯片验证等领域发挥着不可替代的作用。其应用方向介于软件和硬件之间，软件方向以软件开发为主，采用OpenCL和HLS技术实现软硬件协同开发；硬件方向以逻辑设计为主，针对特定领域应用设计、集成电路设计及芯片验证。最初应用于通信领域，如今应用范围扩大到航空航天、汽车、医疗等热门领域，并渗透到生活当中。