FPGA：从胶水——交通控制系统
1984年FPGA刚刚诞生的时候，它的主要作用是替代传统的胶合逻辑（glue logic）。上个世纪90年代时，FPGA规模仅仅为50K LEs（LE：logic element 逻辑单元），约五万个逻辑单元。
所谓胶合逻辑，就是连接复杂逻辑电路的简单逻辑电路统称，比如将系统内的微处理器、存储器、通信功能等等功能单元通过较少的逻辑连接起来，就像用胶水把他们粘到一起，胶合逻辑有点像道路上形成的交叉口。慢慢的，随着信息量的加大，道路交叉口需要安装红绿灯来调控通行状况，早期的FPGA在电路中的作用有点类似红绿灯。
“我们公司当时最大的一颗芯片，也就是80K LEs的水平，之后FPGA进入了飞速增长时期。到2000年时，FPGA已经达到500K LEs这样的规模，广泛应用在通信基础设施、军事、测试测量、医疗等领域。 ” Altera公司资深副总裁，首席技术官，Misha Burich博士说道。
ASIC和ASSP一直伴随FPGA发展，由于它们在电路中的功能与FPGA重叠，因而是天然的竞争者。FPGA和ASIC各有所长，在世纪初的几年里，关于ASIC和FPGA谁将胜出的问题总是不断重复。直到2005年，ASIC和FPGA在半导体制造工艺上的差距开始显现，2010年，当FPGA跨过40nm工艺节点时，ASIC才堪堪进入90nm工艺节点，在工艺方面整整差了3代，这时FPGA已将大势牢牢握在手中。
“FPGA制造商服务范围很广，客户要求高而且需求多样性，所以我们必须努力争取最先进的制造工艺。FPGA芯片可以与ASIC有同样的复杂度，但是由于我们会采用更先进制造工艺，因而在功耗、芯片面积等劣势领域取得有效进展。比如：在130nm制造工艺条件下，我们的Stratix FPGA的面积四倍于同样逻辑数量的ASIC芯片，但是将制造工艺提升至40nm之后，Stratix IV可以做到与130nm工艺的ASIC芯片一样大。当然，现在有一些ASIC或ASSP公司，也能够在先进制造工艺节点实现产品，但是在我们看来它能覆盖的仅仅是一些小众市场。”
今天，FPGA已将传统竞争者远远甩在身后，它将面临全新挑战。
FPGA体系结构演进：硅片融合
在2000年左右的时候，FPGA行业里面出现一些变化，FPGA制造商开始为FPGA增加一些新的功能模块，比如DSP。所以，人们会看到集成了很多其他功能之后的FPGA，从原先服务于胶合逻辑这样的功能开始慢慢进入到其他的市场。比如通讯，军用、测试仪器、医疗市场等等。”
设计人员在选择芯片时，常常纠结于灵活性和效率这样的问题，传统的通用处理器由于软件可编程能力，因而非常灵活，但是效率（计算能力/瓦特）却不高，这在一些特定的应用领域中非常致命，而ASIC虽然高效率，但是由于不可编程，所以灵活性又不行。那么如何兼具灵活性和效率呢？
英特尔所做的类似研究表明：在一个要兼顾灵活跟功效的系统里面，最好的方案就是处理器加上专用硬件。所以才有了后来的英特尔处理器集成Altera FPGA这样的组合。
根据需求，增加FPGA的功能硬件，这就是FPGA的硅片融合。
Altera的FPGA产品也有硅片融合的趋势，新的FPGA产品，如果集成处理器，那么将给FPGA很大的灵活性，包括它的软件灵活性。同时，如果将ASIC、ASSP的一些特性加入FPGA之中，又可以为这个系统带来更高的功效，更低的成本，这就是硅片融合的一个趋势，这里面有处理器，有DSP，有专用的IP，再加上可编程架构，Misha Burichg表示这样一个混合系统架构就是Altera的硅片融合理念。
Misha Burichg 進一步只說明“作为FPGA的供应厂商，我们有天然优势去研究硅片融合技术，我们利用FPGA的优势，引入处理器或是其他硬核IP融入我们的架构。这样，我们不仅发挥了FPGA的优势，而且通过拥有的相应生态系统将优势放大。而对其他半导体厂商来说，他们也可以去做硅片融合的研究，但是由于对FPGA架构的知识缺乏积累，因而在灵活性方面很难企及。”
掌握硅片融合的关键技术
未来十年，FPGA架构在硅片融合方面的的演进还将继续。FPGA会集成硬核处理器，FPGA会有更多的LE（逻辑单元）。
硅片融合的时代，只是做芯片是远远不够的，需要一系列支撑技术和处理器技术积累。Altera對此有很好進展:
*在过去的几年时间，Altera已有多种处理器供应给客户，包括Altera自己研发的Nios 2的软核处理器、采用MIPS 32的软核处理器、与飞思卡尔合作的ColdFire软核处理器、ARM的Cortex软核处理器。同时我们跟英特尔合作，将FPGA与X86架构处理器结合。
*ASIC部分，Altera有HardCopy技术，不仅是整个芯片可做成HardCopy芯片，还可将FPGA的一部分做HardCopy，这样可以为客户提供嵌入式ASIC方案。在2010年，Altera收购Avalon，这样 Altera能够为OTN光通信客户提供解决方案。
*DSP部分：Altera提供种浮点运算DSP架构，在新一代的产品中提供可变精度的DSP模块。
*软件部分：Quartus软件进行FPGA的综合、仿真、持续分析，有Qsys去做片上互联。Open CL（基于C语言），进行并行编程和编译器开发。与The MatchWorks公司合作，提供SOP builder这样的工具。同时支持多种嵌入式操作系统。
Misha Burich 指出“在Altera公司的研发体系中，有50%的技术人员在进行芯片研究，而另50%则是在提供软件工程方面的支持，可见如今软件系统对一个半导体公司来说是多么重要。举例来说：我们成功的通过使用C语言，用Open CL编译器来对FPGA进行编程。Open CL原先是给图形处理单元GPU用的编译器，通过实验发现，Open CL运行在我们的FPGA之中后，相比GPU加速，同样性能情况下，我们功耗会省特别多，因而Open CL在未来FPGA硅片融合道理上将扮演重要角色，它将是一项一个重要的支撑技术。”
相比传统的FPGA厂商，Altera通过在FPGA内部集成更多功能，覆盖了更广的应用领域，比如高性能计算、高性能存储、汽车马达控制这样的应用。
Misha Burich表示 “其实我们面临的竞争会更激烈，甚至直接面对传统处理器公司。Altera作为FPGA的供应商，我们一直在不断地拓展新市场。我们希望在硅片融合时代有更快的发展。所以用户会看到通过硅片融合我们把处理器放到FPGA里面，把DSP放进来，把ASSP放进来，这样，我们可以提供一个更低功耗，更高的功效的芯片，我们可以使客户真正地把硅片融合的技术用起来。”
