逻辑器件（数字芯片）可以大致分为标准器件和定制芯片两类，一般越偏向定制，逻辑器件的性能（速度）、集成度（门数）和设计 自由度等方面越有优势，但设计、制造相关的开发费用越高，从下单到出货的周转时间也越长。其中，标准器件中有一类逻辑器件被 称为可编程逻辑器件（Programmable Logic Device，PLD），FPGA是PLD的一种，其比以往（狭义）的PLD设计自由度更高，并有近似 于门阵列的构造，故被命名为FPGA（ Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）。 FPGA最早由Xilinx于1985年推出首款产品，目前其制造工艺已经达到7nm。
一，FPGA芯片原理与组成
FPGA由可编程的逻辑单元（Logic Cell，LC）、和外部进行信 号交互的输入输出单元（Input Output Block，IO）、连接前两 种元素的开关连线阵列（Switch Box，SB）三个部分构成。
FPGA的逻辑单元通过数据查找表（look-up table，LUT）中存 放的二进制数据来实现不同的电路功能。LUT本质上是一种静 态随机存取存储器（SRAM），其大小由输入端的信号数量决 定，常用的查找表电路是四输入查找表（LUT4）、五输入查找 表（LUT5）和六输入查找表（LUT6）。查找表输入端越多， 可实现逻辑电路越复杂，因此逻辑容量越大。
由布尔代数理论可知，对于一个n输入的逻辑运算，不论是何种 门运算，最多只有2 n种结果，因此若事先将相应结果存放于存 储单元，则相当于实现了逻辑电路功能。一般k输入的查找表由 2 k个SRAM单元和一个2 k输入的数据选择器组成。查找表的输 入就是内存表的地址信号，输出就是该地址所选字的1位数据。 k输入的查找表可以实现2 2 k种逻辑函数。FPGA通过烧写文件配 置查找表的内容，从而在相同的电路下实现不同的逻辑功能。
二，FPGA芯片可编程特性
FPGA最大的特性是现场可编程性。CPU、GPU、DSP、Memory及各类ASIC芯片在被制造完成之后，其功能就已被固定，用户无法对 其硬件功能进行任何修改，而FPGA芯片在制造完成后，其功能并未固定，用户可以根据实际需要，将设计的电路通过专用EDA软件对 FPGA芯片进行功能配置，从而将空白的FPGA芯片转化为具有特定功能的集成电路芯片，且可以进行多次不同功能配置。
闪存、反熔丝和静态存储器是现代FPGA常用的可编程技术。FPGA通过可编程的开关来控制电路结构从而实现可编程性。这种“可编 程”的开关通常使用多种半导体技术实现，FPGA历史上使用过EPROM、EEPROM、闪存、反熔丝和静态存储器（SRAM）等，其中闪 存、反熔丝和静态存储器是现代FPGA常用的可编程技术，目前国内公司大部分使用基于静态存储器的可编程技术。
三，FPGA芯片可编程特性原理——静态存储器作为可编程开关
静态存储器由两个CMOS反相器构成的触发器和两个传 输晶体管（Pass-Transistor，PT）组成。静态存储器利用 触发器的双稳态（0和1）记录数据，而数据的写入通过 PT进行，PT使用nMOS型晶体管。
静态存储器通常根据地址信号来驱动字线，数据的读取 也通过PT。因此可以将存储单元输出的到th 间的高 电位通过读取放大器放大后输出。但是，由于FPGA需要 一直读取数据，所以在FPGA中数据是直接从触发器读取 而非通过PT。
采用静态存储器作为可编程开关的FPGA大多在逻辑块中 使用查找表（LUT），并使用数据选择器等来切换布线 连接。查找表的存储器中保存的就是逻辑表达式的真值 表本身，由多位的静态存储器构成。另外，控制数据选 择器连接的选择信号也和静态存储器相连。这种FPGA 一般称为SRAM型的FPGA，是目前的主流类型。
四，FPGA高容量带来高性能
FPGA芯片以包含LUT的可编程逻辑单元LC为基本逻辑单元设计电路，CPU/GPU/ASIC等芯片使用专用数字器件库来设计电路。完成同 样的代码，FPGA需要的晶体管数量更多，导致其主频较低。从数据对比来看，FPGA的主频（<500MHz）相比CPU、GPU（1-3GHz） 存在较大差距。
FPGA芯片的并行计算的性能由其容量来提供，高容量的FPGA允许部署更多的处理电路，因而带来了更高的处理性能。在容量方面， LUT数量、DSP数量、RAM数量和User IO数量是重要的技术指标，其中LUT数量是FPGA芯片容量的基础性指标。其次，制造工艺、 DSP工作频率、动态功耗、SerDes速率和DDR3/DDR4速率等是FPGA芯片重要的技术指标。
五，先进工艺对FPGA容量提升贡献最大
FPGA自诞生来紧随工艺的发展路线，不断使用最先进的制程工艺推出新产品，这主要是由于更先进的制程可以实现更低功耗、更快反 应速度、单位面积更多晶体管数量，从而使得芯片性能更佳。
2005年后FPGA和ASIC的工艺制程差距逐渐拉大，FPGA和通用处理器一样紧随工艺发展脚步每两年更新一次，而ASIC近十年除游戏主 机等一部分应用外，大多数产品仍在130-90nm制程，FPGA所采用的工艺比ASIC领先三四代。
Xilinx的FPGA产品有Spartan系列、Artix系列、Kintex系列、Virtex系列，产品工艺主要是45nm、28nm、20nm、16nm。对比Xilinx不同产 品的容量不难发现，对于同一系列产品，工艺越先进，对应产品容量越高。 https://t.cn/A6XY9HN8
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FPGA的逻辑单元通过数据查找表（look-up table，LUT）中存 放的二进制数据来实现不同的电路功能。LUT本质上是一种静 态随机存取存储器（SRAM），其大小由输入端的信号数量决 定，常用的查找表电路是四输入查找表（LUT4）、五输入查找 表（LUT5）和六输入查找表（LUT6）。查找表输入端越多， 可实现逻辑电路越复杂，因此逻辑容量越大。
由布尔代数理论可知，对于一个n输入的逻辑运算，不论是何种 门运算，最多只有2 n种结果，因此若事先将相应结果存放于存 储单元，则相当于实现了逻辑电路功能。一般k输入的查找表由 2 k个SRAM单元和一个2 k输入的数据选择器组成。查找表的输 入就是内存表的地址信号，输出就是该地址所选字的1位数据。 k输入的查找表可以实现2 2 k种逻辑函数。FPGA通过烧写文件配 置查找表的内容，从而在相同的电路下实现不同的逻辑功能。
二，FPGA芯片可编程特性
FPGA最大的特性是现场可编程性。CPU、GPU、DSP、Memory及各类ASIC芯片在被制造完成之后，其功能就已被固定，用户无法对 其硬件功能进行任何修改，而FPGA芯片在制造完成后，其功能并未固定，用户可以根据实际需要，将设计的电路通过专用EDA软件对 FPGA芯片进行功能配置，从而将空白的FPGA芯片转化为具有特定功能的集成电路芯片，且可以进行多次不同功能配置。
闪存、反熔丝和静态存储器是现代FPGA常用的可编程技术。FPGA通过可编程的开关来控制电路结构从而实现可编程性。这种“可编 程”的开关通常使用多种半导体技术实现，FPGA历史上使用过EPROM、EEPROM、闪存、反熔丝和静态存储器（SRAM）等，其中闪 存、反熔丝和静态存储器是现代FPGA常用的可编程技术，目前国内公司大部分使用基于静态存储器的可编程技术。
三，FPGA芯片可编程特性原理——静态存储器作为可编程开关
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啊啊#yin‘s 日记# 最讨厌晚上刷到新发现的博主了！她的各种五颜六色穿搭我真的好喜欢 每一件衣服我真的都很想尝试！！
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