FPGA ( 现场可编程门阵列 ) ，乍一说起这个名字，很多朋友可能并不是太熟悉。

毕竟，它不像 CPU、GPU 那么历史悠久、耳熟能详，甚至不像 NPU、DPU 之类的新概念那么热门。

但是，FPGA 的重要性，比起 CPU、GPU、NPU 等等丝毫不遑多让，可以说是它彻底改变了整个半导体芯片设计与应用的面貌，开启了一个全新的时代，并催生了一个价值超过 100 亿美元的产业。

所谓 FPGA，是在可编程阵列逻辑 ( PAL ) 、通用阵列逻辑 ( GAL ) 、可擦除可编程逻辑器件 ( EPLD ) 等半导体器件的基础上，进一步发展而来的一种可完成通用功能的可编程逻辑芯片，也就是可以对其进行任意编程，从而实现丰富多样的逻辑处理功能。

作为专用集成电路 ( ASIC ) 中的一种半定制电路，FPGA 既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

它具有更高的集成度、更强的逻辑功能、更大的灵活性，早已成为设计数字电路或系统的首选器件之一。

FPGA 内核图示例

FPGA 领域的主要品牌有：赛灵思 ( 2022 年被 AMD 收购 ) 、Altera ( 2016 年被 Intel 收购 2025 年又卖出 ) 、Lattice、Actel ( 2010 年被 Microsemi 收购 2018 年又被 Microchip 收购 ) 、Achronix。

1985 年 6 月，第一款 FPGA 产品诞生，它就是赛灵思的 XC2064，发明人是赛灵思联合创始人、电气工程师 Ross Freeman ( 1948-1989 ) 。

整整 40 年来，FPGA 已经累计出货超过 30 亿颗，在半导体、通信、交通、金融、工业、医疗、机器人、无人机、数据中心、航空航天等众多领域有着广泛的应用。

40 年来，FPGA 的晶体管从 8.5 万个增长到 1380 亿个，逻辑单元从 64 个增长到 1850 万个，I/O 块从 58 个增长到 2654 个，功能也越发强大、丰富。

可以说，FPGA 见证了半导体历史的演变，也见证了人类科技的飞跃。

Ross Freeman（右）鸟瞰 XC2064 布局

近日，我们有幸采访了 AMD 产品、软件和解决方案公司副总裁 Kirk Saban，一起聊了聊 FPGA 的那些事儿，尤其是如何适应当下的 AI 浪潮，以及未来怎么走。

Kirk Saban 的整个职业生涯都在深度参与 FPGA 相关工作，从 1999 年开始编程 FPGA，在此领域深耕了超过 25 年的时间，此前一直是赛灵思 FPGA 团队的负责人，如今也加入了 AMD 的大家庭。

【AI 新时代 FPGA 新角色】

相比 Intel 收购 Altera 如今又卖出其 51％的股份，赛灵思与 AMD 的融合虽然来得晚一些，但无疑更加深入、契合，可以说在 AMD 的整个计算架构体系中发挥了关键作用，是极为重要的一环。

Kirk Saban 表示，对于各种各样不同的计算技术在数据中心的使用，比如 CPU、GPU、ASIC 等等，AMD 都有相应的能力，提供了行业内已有的各种主要计算平台类型。

而 FPGA 在数据中心领域有着关键的应用价值，尤其是需要来进行加速的应用，FPGA 可以说是非常好的不二之选，更让 AMD 如虎添翼，可以为客户定制各种产品方案，针对其不同的工作负载推荐合适的解决方案。

同时，AMD 一直都在尽最大的努力，开发恰当的 AI 编译器等各种软件技术，应用于 FPGA 中，并为此做了多样化的投资与并购，不断打磨和增强 AI 软件生态系统，充分释放硬件潜能，从而更好地进行嵌入式 AI 应用的开发。

2023 年 8 月，AMD 收购了法国的 AI 软件公司 Mipsology，其作为 AMD 的长期合作伙伴，一直在为 AMD 开发 AI 推理与优化解决方案，搭配 AMD FPGA 产品，支撑 AMD 开发全套 AI 软件堆栈。

Kirk Saban 认为，对于 FPGA 来说，在这个 AI 时代，最适合的应用场景就是在边缘侧，尤其是需要实时处理、需要实时决策、不能出现延迟、无法在云上滞后办理的业务。

可以看到，FPGA 的自适应性是很强的，不同的尺寸、不同的功耗、不同的价格、不同的性能需求，都可以在 FPGA 上得到良好地满足和实现，所以会看到在 AI 领域的很多应用，其实都可以用 FPGA 来实现，包括一些非常重要的基础设施的 AI 应用。

比如在通常情况下，GPU 的功耗往往偏高，在边缘侧经常无法满足，这就轮到 FPGA 大展拳了。

比如边缘侧存在大量传感器、摄像头等设备的时候，通常情况下都是需要 AI 的，FPGA 技术可以非常好地发挥作用。FPGA 和自适应 SoC 能实时进行数据的低时延处理，从而加速边缘端 AI 推理。

另外，FPGA 具备其他一些 CPU、GPU 所没有的能力，比如可编程的 I/O，这是非常灵活的，可以帮助客户实现其特定需求，还可以根据需求进行定制化的开发。

说到边缘侧应用，越来越多的小语言模型 ( SLM ) 和多模态模型正在边缘侧设备上出现，面对这一趋势，兼具灵活性和可编程性的 FPGA 又如何适应呢？

Kirk Saban 解释说，AMD 已经在边缘侧做了很多工作，试图打造一个一体化的软件框架，使得客户可以使用 AMD 的硬件，在此框架内训练他们的模型，进行推理相关部署。

在此过程中，非常重要的一点就是把合适的神经网络处理器部署在客户的器件上，同时它还兼具可编程逻辑块，这就有了相应的灵活性。

在这方面，AMD Versal 系列产品就非常合适，可以确保提供合适的 NPU，与想要部署的任何类型的模型匹配。

Kirk Saban 认为，未来我们将越来越多地看到，一些智能器件部署在在边缘侧，在这一趋势下，会有越来越多的以边缘为基础的互联器件，最终使得所有设备都是互联的，就是我们常说的 " 万物互联 "。

在这个领域，FPGA 就有着巨大的潜力和机会，因为 FPGA 就有这样独特的能力，让用户自行决定想要在这个器件上部署多少 AI，这是一个非常重要的节点。

在未来，我们会看到很多在边缘侧部署 AI 的独特案例。整个市场正在不断演进，AMD 就可以很好地契合这个动态的演进过程。

总的来说，AI 浪潮的兴起，对于计算性能的需求又达到了一个新的高度，也对整个半导体行业提出了更高的要求。

AI 时代，AMD 有着非常独特、非常关键的定位，可以提供多种不同的计算方式，从数据中心 CPU 到消费级 CPU，从数据中心 GPU 到消费级 GPU，还有嵌入式处理器和 FPGA 应用，都可以很好地满足不同领域的计算需求，尤其是 AI 方向。

正是有了如此丰富的产品方案，AMD 才能够以最大的能力辅助客户解决问题，帮助客户选择最适合具体需求的计算芯片。

有趣的是，Kirk Saban 透露，AMD 还在积极探索为芯片开发工具引入 AI 助理的潜力，尽管还没有任何正式宣布，但是 AMD 已经看到了其中蕴藏的巨大价值。

【FPGA 的未来 更精彩】

经过 40 年的发展，FPGA 正步入新的发展阶段，技术迭代上出现了很多新的趋势和方向，比如进一步 SoC 化、进一步增加 LUT 数量、chiplets 多芯粒整合封装、ASIC 原型测试与测量，等等。

比如 2011 年诞生的 Virtex 7 系列，就是世界上第一个采用堆叠硅片互联 ( SSI ) 技术制造的 FPGA 器件，之后广泛应用于各种 FPGA 产品，同时 CPU 处理器越来越多地依赖芯粒技术，高端 GPU 加速器普遍采用芯粒技术结合 HBM 内存。

在这方面，AMD 无疑有着悠久的历史和成熟的经验，正不断导入 FPGA 产品，助推其未来发展。

同时，未来还有一个显著的趋势，那就是先进半导体节点的一些成本正在快速下降，因此先进芯片产品可以使用非常先进的工艺节点，AMD FPGA 产品也正在这方面不遗余力地进行研发，不远的将来就会看到一些基于最新研发成果的新产品上市，都是基于芯粒技术。

Kirk Saban 认为，FPGA 可以说正在诸多新的领域大展宏图，很好地满足对于功耗、性能等指标的不同需求。

随着 AI 的崛起，可以说又为 FPGA 注入了新的生命力，比如看到很多 FPGA 和 NPU 相结合的应用，所以对于 FPGA 来说，它的价值主张一直都没有改变，在需要再编程的硬件领域仍然有着非常广阔的施展空间。

迄今为止，FPGA 市场年复合增长率仍然有 7-9％，势头依然旺盛。

Kirk Saban 还强调，AMD 一直都是非常急切地聆听客户的需求，尤其是客户在未来发展方面的需求，AMD 一直都在做这样的事情，进而通过不同产品来满足客户的不同需求。

如果 FPGA 解决方案对于某一个具体的市场应用来说是最合适、最恰当的话，我们就可以使用 FPGA，同时 AMD 也打造了不同类型的以边缘为基础的 SoC，可能有也可能没有可编程的逻辑，取决于客户的需求到底是什么，以及客户的未来预期是什么。

未来，我们会继续看到 FPGA 不断开发和演进，尤其是在以边缘为基础的 SoC 产品方面，AMD 会有一系列不同的产品和技术，解决客户不同的需要。

可以说，FPGA 技术是嵌入在全世界各种各样不同的应用中的，它可能也是全世界非常重要的，但却最不为人知的一项技术，知名度显然远不如 GPU、CPU，但重要性丝毫不遑多让。

FPGA 已经迎来了 40 周岁生日，这是一个非常重要的里程碑，证明了 FPGA 技术在行业里的不可或缺性，也彰显出了其勃勃生机。

在这个风起云涌的 AI 时代，FPGA 依然能找到自己不可替代的重要位置，贡献独特的力量，推动各种各样的应用和创新。

FPGA 的未来，依然可期！AMD FPGA 的未来，更是可期！