FPGA(現場可編程門陣列)，乍一說起這個名字，很多朋友可能並不是太熟悉。
畢竟，它不像CPU、GPU那麼歷史悠久、耳熟能詳，甚至不像NPU、DPU之類的新概念那麼熱門。
但是，FPGA的重要性，比起CPU、GPU、NPU等等絲毫不遑多讓，可以說是它徹底改變了整個半導體晶片設計與應用的面貌，開啟了一個全新的時代，並催生了一個價值超過100億美元的產業。
所謂FPGA，是在可編程陣列邏輯(PAL)、通用陣列邏輯(GAL)、可擦除可編程邏輯器件(EPLD)等半導體器件的基礎上，進一步發展而來的一種可完成通用功能的可編程邏輯晶片，也就是可以對其進行任意編程，從而實現豐富多樣的邏輯處理功能。
作為專用集成電路(ASIC)中的一種半定製電路，FPGA既解決了定製電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數有限的缺點。
它具有更高的集成度、更強的邏輯功能、更大的靈活性，早已成為設計數字電路或系統的首選器件之一。
FPGA內核圖示例
FPGA領域的主要品牌有：賽靈思(2022年被AMD收購)、Altera(2016年被Intel收購2025年又賣出)、Lattice、Actel(2010年被Microsemi收購2018年又被Microchip收購)、Achronix。
1985年6月，第一款FPGA產品誕生，它就是賽靈思的XC2064，發明人是賽靈思聯合創始人、電氣工程師Ross Freeman(1948-1989)。
整整40年來，FPGA已經累計出貨超過30億顆，在半導體、通信、交通、金融、工業、醫療、機器人、無人機、數據中心、航空航天等眾多領域有著廣泛的應用。
40年來，FPGA的電晶體從8.5萬個增長到1380億個，邏輯單元從64個增長到1850萬個，I/O塊從58個增長到2654個，功能也越發強大、豐富。
可以說，FPGA見證了半導體歷史的演變，也見證了人類科技的飛躍。
Ross Freeman（右）鳥瞰XC2064布局
近日，我們有幸採訪了AMD產品、軟體和解決方案公司副總裁Kirk Saban，一起聊了聊FPGA的那些事兒，尤其是如何適應當下的AI浪潮，以及未來怎麼走。
Kirk Saban的整個職業生涯都在深度參與FPGA相關工作，從1999年開始編程FPGA，在此領域深耕了超過25年的時間，此前一直是賽靈思FPGA團隊的負責人，如今也加入了AMD的大家庭。
【AI新時代 FPGA新角色】
相比Intel收購Altera如今又賣出其51％的股份，賽靈思與AMD的融合雖然來得晚一些，但無疑更加深入、契合，可以說在AMD的整個計算架構體系中發揮了關鍵作用，是極為重要的一環。
Kirk Saban表示，對於各種各樣不同的計算技術在數據中心的使用，比如CPU、GPU、ASIC等等，AMD都有相應的能力，提供了行業內已有的各種主要計算平台類型。
而FPGA在數據中心領域有著關鍵的應用價值，尤其是需要來進行加速的應用，FPGA可以說是非常好的不二之選，更讓AMD如虎添翼，可以為客戶定製各種產品方案，針對其不同的工作負載推薦合適的解決方案。
同時，AMD一直都在盡最大的努力，開發恰當的AI編譯器等各種軟體技術，應用於FPGA中，並為此做了多樣化的投資與併購，不斷打磨和增強AI軟體生態系統，充分釋放硬體潛能，從而更好地進行嵌入式AI應用的開發。
2023年8月，AMD收購了法國的AI軟體公司Mipsology，其作為AMD的長期合作夥伴，一直在為AMD開發AI推理與優化解決方案，搭配AMD FPGA產品，支撐AMD開發全套AI軟體堆棧。
Kirk Saban認為，對於FPGA來說，在這個AI時代，最適合的應用場景就是在邊緣側，尤其是需要實時處理、需要實時決策、不能出現延遲、無法在雲上滯後辦理的業務。
可以看到，FPGA的自適應性是很強的，不同的尺寸、不同的功耗、不同的價格、不同的性能需求，都可以在FPGA上得到良好地滿足和實現，所以會看到在AI領域的很多應用，其實都可以用FPGA來實現，包括一些非常重要的基礎設施的AI應用。
比如在通常情況下，GPU的功耗往往偏高，在邊緣側經常無法滿足，這就輪到FPGA大展拳了。
比如邊緣側存在大量傳感器、攝像頭等設備的時候，通常情況下都是需要AI的，FPGA技術可以非常好地發揮作用。FPGA和自適應SoC能實時進行數據的低時延處理，從而加速邊緣端AI推理。
另外，FPGA具備其他一些CPU、GPU所沒有的能力，比如可編程的I/O，這是非常靈活的，可以幫助客戶實現其特定需求，還可以根據需求進行定製化的開發。
說到邊緣側應用，越來越多的小語言模型(SLM)和多模態模型正在邊緣側設備上出現，面對這一趨勢，兼具靈活性和可編程性的FPGA又如何適應呢？
Kirk Saban解釋說，AMD已經在邊緣側做了很多工作，試圖打造一個一體化的軟體框架，使得客戶可以使用AMD的硬體，在此框架內訓練他們的模型，進行推理相關部署。
在此過程中，非常重要的一點就是把合適的神經網絡處理器部署在客戶的器件上，同時它還兼具可編程邏輯塊，這就有了相應的靈活性。
在這方面，AMD Versal系列產品就非常合適，可以確保提供合適的NPU，與想要部署的任何類型的模型匹配。
Kirk Saban認為，未來我們將越來越多地看到，一些智能器件部署在在邊緣側，在這一趨勢下，會有越來越多的以邊緣為基礎的互聯器件，最終使得所有設備都是互聯的，就是我們常說的「萬物互聯」。
在這個領域，FPGA就有著巨大的潛力和機會，因為FPGA就有這樣獨特的能力，讓用戶自行決定想要在這個器件上部署多少AI，這是一個非常重要的節點。
在未來，我們會看到很多在邊緣側部署AI的獨特案例。整個市場正在不斷演進，AMD就可以很好地契合這個動態的演進過程。
總的來說，AI浪潮的興起，對於計算性能的需求又達到了一個新的高度，也對整個半導體行業提出了更高的要求。
AI時代，AMD有著非常獨特、非常關鍵的定位，可以提供多種不同的計算方式，從數據中心CPU到消費級CPU，從數據中心GPU到消費級GPU，還有嵌入式處理器和FPGA應用，都可以很好地滿足不同領域的計算需求，尤其是AI方向。
正是有了如此豐富的產品方案，AMD才能夠以最大的能力輔助客戶解決問題，幫助客戶選擇最適合具體需求的計算晶片。
有趣的是，Kirk Saban透露，AMD還在積極探索為晶片開發工具引入AI助理的潛力，儘管還沒有任何正式宣布，但是AMD已經看到了其中蘊藏的巨大價值。
【FPGA的未來 更精彩】
經過40年的發展，FPGA正步入新的發展階段，技術疊代上出現了很多新的趨勢和方向，比如進一步SoC化、進一步增加LUT數量、chiplets多芯粒整合封裝、ASIC原型測試與測量，等等。
比如2011年誕生的Virtex 7系列，就是世界上第一個採用堆疊矽片互聯(SSI)技術製造的FPGA器件，之後廣泛應用於各種FPGA產品，同時CPU處理器越來越多地依賴芯粒技術，高端GPU加速器普遍採用芯粒技術結合HBM內存。
在這方面，AMD無疑有著悠久的歷史和成熟的經驗，正不斷導入FPGA產品，助推其未來發展。
同時，未來還有一個顯著的趨勢，那就是先進半導體節點的一些成本正在快速下降，因此先進晶片產品可以使用非常先進的工藝節點，AMD FPGA產品也正在這方面不遺餘力地進行研發，不遠的將來就會看到一些基於最新研發成果的新產品上市，都是基於芯粒技術。
Kirk Saban認為，FPGA可以說正在諸多新的領域大展宏圖，很好地滿足對於功耗、性能等指標的不同需求。
隨著AI的崛起，可以說又為FPGA注入了新的生命力，比如看到很多FPGA和NPU相結合的應用，所以對於FPGA來說，它的價值主張一直都沒有改變，在需要再編程的硬體領域仍然有著非常廣闊的施展空間。
迄今為止，FPGA市場年複合增長率仍然有7-9％，勢頭依然旺盛。
Kirk Saban還強調，AMD一直都是非常急切地聆聽客戶的需求，尤其是客戶在未來發展方面的需求，AMD一直都在做這樣的事情，進而通過不同產品來滿足客戶的不同需求。
如果FPGA解決方案對於某一個具體的市場應用來說是最合適、最恰當的話，我們就可以使用FPGA，同時AMD也打造了不同類型的以邊緣為基礎的SoC，可能有也可能沒有可編程的邏輯，取決於客戶的需求到底是什麼，以及客戶的未來預期是什麼。
未來，我們會繼續看到FPGA不斷開發和演進，尤其是在以邊緣為基礎的SoC產品方面，AMD會有一系列不同的產品和技術，解決客戶不同的需要。
可以說，FPGA技術是嵌入在全世界各種各樣不同的應用中的，它可能也是全世界非常重要的，但卻最不為人知的一項技術，知名度顯然遠不如GPU、CPU，但重要性絲毫不遑多讓。
FPGA已經迎來了40周歲生日，這是一個非常重要的里程碑，證明了FPGA技術在行業里的不可或缺性，也彰顯出了其勃勃生機。
在這個風起雲湧的AI時代，FPGA依然能找到自己不可替代的重要位置，貢獻獨特的力量，推動各種各樣的應用和創新。
FPGA的未來，依然可期！AMD FPGA的未來，更是可期！
