韵文故事（fabliau）是中世纪盛期之后流行在法国北部的一种讽刺叙事诗，它们的特点是下三路和屎尿屁，以及对教会和贵族以及他们的道德观加以嘲讽的态度，可以说是一种下里巴人文学。这些叙事诗的很多故事都被吸收进了薄伽丘的《十日谈》和乔叟的《坎特伯雷故事集》，充斥着戴绿帽子的丈夫、贪婪的教士和愚蠢的农民，以及乞丐、骗子、小偷和妓女。原版《列那狐的故事》https://t.cn/A6XWnZ3a里很多黄暴情节也是从这里来的。
在韵文故事的名篇《不敢说操的少女[允悲]》（De la damoisele qui ne pooit oïr parler de foutre）中，一位被家长保护的太好的女孩在一个农场雇工的劝说哄骗下（你也可以说是对虚伪性道德的批判和自然人性的歌颂），欣然完成了从小贞女到小妖精的转变，最后
– Davi, met lou en mon pré pestre,
ton biau polain, se Deus te gart.”
Et cil s’an torne d’autre part:
sor lo paignil li met lo vit.
Puis a la pucele dit,
qu’il ot tornee desoz soi:
“Dame, mes polains muert de soi:
mout en a aüe grant poine!
– Va, si l’aboivre a ma fontaine,
fait cele, mar avras peor!
欢迎对方愉快的在任何他喜欢的时候，让他站立的小马驹还有那两个圆滚滚的马夫在她草甸的泉水中畅饮……这个比喻倒真的是很妙了[允悲] #微博新知博主#
在韵文故事的名篇《不敢说操的少女[允悲]》（De la damoisele qui ne pooit oïr parler de foutre）中，一位被家长保护的太好的女孩在一个农场雇工的劝说哄骗下（你也可以说是对虚伪性道德的批判和自然人性的歌颂），欣然完成了从小贞女到小妖精的转变，最后
– Davi, met lou en mon pré pestre,
ton biau polain, se Deus te gart.”
Et cil s’an torne d’autre part:
sor lo paignil li met lo vit.
Puis a la pucele dit,
qu’il ot tornee desoz soi:
“Dame, mes polains muert de soi:
mout en a aüe grant poine!
– Va, si l’aboivre a ma fontaine,
fait cele, mar avras peor!
欢迎对方愉快的在任何他喜欢的时候，让他站立的小马驹还有那两个圆滚滚的马夫在她草甸的泉水中畅饮……这个比喻倒真的是很妙了[允悲] #微博新知博主#
随着国家经济水平的不断提高，人们越来越追求高品质的生活，从而智能穿戴、智能汽车行业迎来了春天，得到了蓬勃发展，在半导体下游应用市场有着举足轻重的地位，各大互联网科技巨头也纷纷瞄准智能汽车这块大蛋糕，像华为、小米等国内科技公司在汽车领域均有布局或正准备布局，侧重点均有不同。在层出不穷的智能产品的内部，指挥所有电子系统的大脑——MCU发挥着至关重要的作用。
目前，全球芯片供应紧张问题已经持续了一年多，MCU也是芯片供应短缺的主角之一。据多家公司研究报告称，随着国产化替代及缺货潮的到来，MCU本土化速度加快，国产MCU发展进入快通道，大陆MCU供应商已处于发展黄金窗口期，开始进入各种市场，逐渐形成独具特色的核心竞争力。
一，MCU应用领域
微控制单元（Microcontroller Unit，MCU）又可称为单片机，从名字中便可看出，MCU更多应用于控制，尽管MCU只是基于传统晶圆制造工艺的一种看似非常普通的芯片，但其无论与复杂的CPU、GPU等高端芯片相比或是与简单却体量庞大的模拟类芯片相比，其重要程度毫不逊色。
MCU主要应用于消费类电子、工业/医疗、汽车电子等领域。
国内MCU厂商很大一部分集中在消费类领域，以8位MCU居多。消费类MCU主要用于如扫地机器人等小家电、无人机、平衡车、物联网等，其对于芯片规格的要求较低，据统计，消费类MCU芯片工作温度区间为0℃~70℃，湿度要求较低，使用寿命大约在3~5年，但该类MCU产品迭代较快、需求差异化，要求各大厂商能够提供及时的、更为全面的本地服务。
国外厂商中，微芯、意法半导体定位更多偏向消费电子和低端工控领域，二者在消费电子领域中分别占据约30%和15%的市场，国内以小家电位代表的部分细分领域已经有所突破，其中中颖电子、宏景电子等较为突出。
相比于消费MCU，工控MCU的指标严苛程度更高，工业级MCU的工作温度区间为-40℃~+85℃，使用寿命为5~10年。工业级MCU多为32位，在工业领域的应用十分广泛，如工厂自动化和机器人、电力传输和电网供电、电器电机的控制、智慧城市和智慧楼宇自动化等等。车规MCU则是众多MCU应用领域对芯片性能和评估指标要求最为严苛的，因为它需要同时兼顾功能和安全性，汽车的不同位置对于MCU的评估指标也不尽相同，以温度为例，其发动机舱的MCU工作温度区间为-40℃~150℃，车身部分则是-40℃~125℃。
按照MCU位数分类，目前市场上的MCU有4/8/16/32/64位几种，MCU位数代表了其CPU一次处理数据的宽度，位数越大，MCU处理能力也越强，但也不代表我们只一味的要求更高的运算速度和性能，不同位数的MCU在不同的领域发挥着作用，如应用最广的8位和32位MCU，前者更多用于电表等对性能要求不高的场合，32位MCU可用于物联网等。
二，MCU内核
说起MCU，就不得不提及其内核，也就不得不提及ARM公司，不论国内国外，各大MCU厂商的32位MCU都是外购内核并将主要精力投身其他部分的研发（除以自研内核为主、外购内核为辅的瑞萨外），而32位ARM Cortex M系列内核在各大内核厂商开发的内核中占据主导地位。
2004年ARM公司推出第一款Cortex-M系列处理器M3，之后便迅猛发展，成为主流，但ARM采用IP授权的形式，往往授权费较高。近几年RISC-V内核以其简单且免费开源的优势迅速成为了32位MCU内核市场的后起之秀。
相比于32位设计，基于传统8051内核的8位架构往往被认为“相对老旧”，研发的技术要求不高，因此MCU厂商的8位产品内核自研率较高，至少远高于32位MCU，在上世纪末8051内核失去专业保护后成为开源IP后，各大厂商在原来的8051内核基础上纷纷按需改动，以此研发出各自不同的8位MCU。对于市场而言，8位产品有着突出的价格优势，往往又同时伴随着丰富的外设加持，性能满足的情况下其功耗更低，同时，8051单片机在嵌入式教学中也是入门级的必学项。
三，MCU国内外发展对比
在所有MCU产品中，32位产品集中度最高。在32位市场中，瑞萨和恩智浦两家首当其冲且主攻车载市场，其中日本的瑞萨电子以自研内核为主（据统计约为全部所使用内核的78%），即瑞萨的MCU都是用自己的架构。而32位市场中另一个不可忽视的是意法半导体，它是大陆厂商32位的最重要竞争对手，ST从稳健的低功耗8位单片机STM8系列，到基于ARM内核的STM32系列单片机，为嵌入式开发人员提供了丰富的MCU资源，开创了MCU行业建立完善生态的先河。
在8位MCU市场中，微芯（Microchip）份额超过30%，一家独大，它强调节约成本的最优化设计，大部分芯片有其兼容的FLASH程序存储器，微芯的主要产品是16C系列8位单片机，CPU采用RISC结构，运行速度快，价格低廉，功耗低，抗干扰性好。除此之外，还有德国的英飞凌，侧重汽车、工业；美国的德州仪器，除模拟产品外，也推出了以Piccolo系列微处理器为代表的一系列32位单片机。
与国外MCU厂商相比，国产MCU本土占有率极低，目前MCU市场的主要份额还是被国际大厂占据，但在当下产能紧张的背景下，如文章开头所说，国内供应商遇到了难得的发展机会，由于国际大厂不能兼顾本土客户的所有需求，尤其是在消费电子等迭代速度快的领域，中国本土企业有着服务客户的响应更及时、对市场需求理解更确切等优势，因此国内厂商存在着不小的竞争力。
要实现国产MCU的突破，就需要在人才、技术、产业等方面入手，比如在技术上，应当在MCU架构、性能、功耗等方面提升自身水平，目前中国企业在发展上已经出现了各具特色的应用方向，特别是随着RISC-V架构的逐步投入使用，出现了许多不同于国外通用的特色产品。当前大部分国产厂商都是从消费电子等中低端应用领域切入，逐步进攻工控/医疗，甚至是汽车领域。
国内的重要厂商也各有侧重，如领头的兆易创新，在消费、工业、汽车三个领域均有涉及，但大多用于消费电子市场，工业等占比较小，华大半导体也在三个领域都有产品，工业领域的产品有变频器和工业伺服器等；中颖电子、宏景科技、芯海科技等在8位领域均有突破，其中中颖电子是国内小家电龙头，宏晶科技提供基于8051架构的产品，芯海科技8位产品均采用自研内核；另外熟知的乐鑫科技的ESP系列MCU走出了国门，可以说在国内外都有着不错的成绩。车规MCU门槛较高，从低端的车身域入手，如雨刷、车窗、座椅等，逐步转向中高端产品，除兆易创新、华大外，如芯海科技、BYD半导体等厂商均有车规级产品，国民技术、中颖电子等也在规划中。
四，MCU国内外最新动态
目前，随着智能家居、健康医疗、物联网等领域产品的快速普及，全球对MCU的需求量在快速增长，这种需求不仅是在芯片数量，更在芯片的低功耗、定制化、特定外设等方面的新需求。
新能源汽车将会是未来持续较长一段时间的热门之一，全球车用MCU市场被意法半导体、恩智浦、瑞萨、英飞凌、德州仪器、微芯科技六大国际IDM厂商占据，这几家厂商的市场占有率超过八成。我国绝大多数公司的车用MCU产品在车窗、照明和冷却系统等控制应用方面更为常见，在动力总成控制、智能座舱和ADAS等复杂应用中仍不多见。
今年，全球半导体解决方案供应商瑞萨电子推出两款全新控制器——RL78/F24和RL78/F23，专为汽车执行器和传感器控制应用而设计，借此扩展了RL78低功耗16位MCU产品家族，加强了瑞萨广泛的汽车电子产品阵营。
意法半导体今年推出新款车规级MCU，是基于ARM内核的Stellar微控制器产品家族的延伸，新产品对电动汽车和汽车集中式电气架构优化了性能，有助于降低电动汽车成本、延长续航里程、加快充电速度。
国内众多MCU厂商中，像比亚迪半导体等少数公司已经批量生产了车用MCU，并进入了汽车OEM厂商供应链。兆易创新GD32 MCU作为系统控制的核心器件，目前拥有很多包括智能座舱在内的周边功能应用，比如汽车仪表、电子声浪模拟系统、车载信息娱乐系统和车载自动诊断系统（OBD）等。
除了传统MCU厂商，在物联网MCU（WiFi，BT，LPWAN等）领域，也涌现出更多新兴的市场机会，中国的新型芯片厂商很好地抓住了机会。
综上，在国内MCU发展的黄金窗口期，国内厂商纷纷抓住机会努力从消费级和工业级切入，逐步将重点放到车规级赛道，为企业打开全新的高端市场，努力完善生态系统建设，开发具有自己特色的产品，提升产品质量，发挥高性价比等优势，抓住市场动态，与终端市场多交流，进而取得更大的进步。
来源： 半导体产业纵横
目前，全球芯片供应紧张问题已经持续了一年多，MCU也是芯片供应短缺的主角之一。据多家公司研究报告称，随着国产化替代及缺货潮的到来，MCU本土化速度加快，国产MCU发展进入快通道，大陆MCU供应商已处于发展黄金窗口期，开始进入各种市场，逐渐形成独具特色的核心竞争力。
一，MCU应用领域
微控制单元（Microcontroller Unit，MCU）又可称为单片机，从名字中便可看出，MCU更多应用于控制，尽管MCU只是基于传统晶圆制造工艺的一种看似非常普通的芯片，但其无论与复杂的CPU、GPU等高端芯片相比或是与简单却体量庞大的模拟类芯片相比，其重要程度毫不逊色。
MCU主要应用于消费类电子、工业/医疗、汽车电子等领域。
国内MCU厂商很大一部分集中在消费类领域，以8位MCU居多。消费类MCU主要用于如扫地机器人等小家电、无人机、平衡车、物联网等，其对于芯片规格的要求较低，据统计，消费类MCU芯片工作温度区间为0℃~70℃，湿度要求较低，使用寿命大约在3~5年，但该类MCU产品迭代较快、需求差异化，要求各大厂商能够提供及时的、更为全面的本地服务。
国外厂商中，微芯、意法半导体定位更多偏向消费电子和低端工控领域，二者在消费电子领域中分别占据约30%和15%的市场，国内以小家电位代表的部分细分领域已经有所突破，其中中颖电子、宏景电子等较为突出。
相比于消费MCU，工控MCU的指标严苛程度更高，工业级MCU的工作温度区间为-40℃~+85℃，使用寿命为5~10年。工业级MCU多为32位，在工业领域的应用十分广泛，如工厂自动化和机器人、电力传输和电网供电、电器电机的控制、智慧城市和智慧楼宇自动化等等。车规MCU则是众多MCU应用领域对芯片性能和评估指标要求最为严苛的，因为它需要同时兼顾功能和安全性，汽车的不同位置对于MCU的评估指标也不尽相同，以温度为例，其发动机舱的MCU工作温度区间为-40℃~150℃，车身部分则是-40℃~125℃。
按照MCU位数分类，目前市场上的MCU有4/8/16/32/64位几种，MCU位数代表了其CPU一次处理数据的宽度，位数越大，MCU处理能力也越强，但也不代表我们只一味的要求更高的运算速度和性能，不同位数的MCU在不同的领域发挥着作用，如应用最广的8位和32位MCU，前者更多用于电表等对性能要求不高的场合，32位MCU可用于物联网等。
二，MCU内核
说起MCU，就不得不提及其内核，也就不得不提及ARM公司，不论国内国外，各大MCU厂商的32位MCU都是外购内核并将主要精力投身其他部分的研发（除以自研内核为主、外购内核为辅的瑞萨外），而32位ARM Cortex M系列内核在各大内核厂商开发的内核中占据主导地位。
2004年ARM公司推出第一款Cortex-M系列处理器M3，之后便迅猛发展，成为主流，但ARM采用IP授权的形式，往往授权费较高。近几年RISC-V内核以其简单且免费开源的优势迅速成为了32位MCU内核市场的后起之秀。
相比于32位设计，基于传统8051内核的8位架构往往被认为“相对老旧”，研发的技术要求不高，因此MCU厂商的8位产品内核自研率较高，至少远高于32位MCU，在上世纪末8051内核失去专业保护后成为开源IP后，各大厂商在原来的8051内核基础上纷纷按需改动，以此研发出各自不同的8位MCU。对于市场而言，8位产品有着突出的价格优势，往往又同时伴随着丰富的外设加持，性能满足的情况下其功耗更低，同时，8051单片机在嵌入式教学中也是入门级的必学项。
三，MCU国内外发展对比
在所有MCU产品中，32位产品集中度最高。在32位市场中，瑞萨和恩智浦两家首当其冲且主攻车载市场，其中日本的瑞萨电子以自研内核为主（据统计约为全部所使用内核的78%），即瑞萨的MCU都是用自己的架构。而32位市场中另一个不可忽视的是意法半导体，它是大陆厂商32位的最重要竞争对手，ST从稳健的低功耗8位单片机STM8系列，到基于ARM内核的STM32系列单片机，为嵌入式开发人员提供了丰富的MCU资源，开创了MCU行业建立完善生态的先河。
在8位MCU市场中，微芯（Microchip）份额超过30%，一家独大，它强调节约成本的最优化设计，大部分芯片有其兼容的FLASH程序存储器，微芯的主要产品是16C系列8位单片机，CPU采用RISC结构，运行速度快，价格低廉，功耗低，抗干扰性好。除此之外，还有德国的英飞凌，侧重汽车、工业；美国的德州仪器，除模拟产品外，也推出了以Piccolo系列微处理器为代表的一系列32位单片机。
与国外MCU厂商相比，国产MCU本土占有率极低，目前MCU市场的主要份额还是被国际大厂占据，但在当下产能紧张的背景下，如文章开头所说，国内供应商遇到了难得的发展机会，由于国际大厂不能兼顾本土客户的所有需求，尤其是在消费电子等迭代速度快的领域，中国本土企业有着服务客户的响应更及时、对市场需求理解更确切等优势，因此国内厂商存在着不小的竞争力。
要实现国产MCU的突破，就需要在人才、技术、产业等方面入手，比如在技术上，应当在MCU架构、性能、功耗等方面提升自身水平，目前中国企业在发展上已经出现了各具特色的应用方向，特别是随着RISC-V架构的逐步投入使用，出现了许多不同于国外通用的特色产品。当前大部分国产厂商都是从消费电子等中低端应用领域切入，逐步进攻工控/医疗，甚至是汽车领域。
国内的重要厂商也各有侧重，如领头的兆易创新，在消费、工业、汽车三个领域均有涉及，但大多用于消费电子市场，工业等占比较小，华大半导体也在三个领域都有产品，工业领域的产品有变频器和工业伺服器等；中颖电子、宏景科技、芯海科技等在8位领域均有突破，其中中颖电子是国内小家电龙头，宏晶科技提供基于8051架构的产品，芯海科技8位产品均采用自研内核；另外熟知的乐鑫科技的ESP系列MCU走出了国门，可以说在国内外都有着不错的成绩。车规MCU门槛较高，从低端的车身域入手，如雨刷、车窗、座椅等，逐步转向中高端产品，除兆易创新、华大外，如芯海科技、BYD半导体等厂商均有车规级产品，国民技术、中颖电子等也在规划中。
四，MCU国内外最新动态
目前，随着智能家居、健康医疗、物联网等领域产品的快速普及，全球对MCU的需求量在快速增长，这种需求不仅是在芯片数量，更在芯片的低功耗、定制化、特定外设等方面的新需求。
新能源汽车将会是未来持续较长一段时间的热门之一，全球车用MCU市场被意法半导体、恩智浦、瑞萨、英飞凌、德州仪器、微芯科技六大国际IDM厂商占据，这几家厂商的市场占有率超过八成。我国绝大多数公司的车用MCU产品在车窗、照明和冷却系统等控制应用方面更为常见，在动力总成控制、智能座舱和ADAS等复杂应用中仍不多见。
今年，全球半导体解决方案供应商瑞萨电子推出两款全新控制器——RL78/F24和RL78/F23，专为汽车执行器和传感器控制应用而设计，借此扩展了RL78低功耗16位MCU产品家族，加强了瑞萨广泛的汽车电子产品阵营。
意法半导体今年推出新款车规级MCU，是基于ARM内核的Stellar微控制器产品家族的延伸，新产品对电动汽车和汽车集中式电气架构优化了性能，有助于降低电动汽车成本、延长续航里程、加快充电速度。
国内众多MCU厂商中，像比亚迪半导体等少数公司已经批量生产了车用MCU，并进入了汽车OEM厂商供应链。兆易创新GD32 MCU作为系统控制的核心器件，目前拥有很多包括智能座舱在内的周边功能应用，比如汽车仪表、电子声浪模拟系统、车载信息娱乐系统和车载自动诊断系统（OBD）等。
除了传统MCU厂商，在物联网MCU（WiFi，BT，LPWAN等）领域，也涌现出更多新兴的市场机会，中国的新型芯片厂商很好地抓住了机会。
综上，在国内MCU发展的黄金窗口期，国内厂商纷纷抓住机会努力从消费级和工业级切入，逐步将重点放到车规级赛道，为企业打开全新的高端市场，努力完善生态系统建设，开发具有自己特色的产品，提升产品质量，发挥高性价比等优势，抓住市场动态，与终端市场多交流，进而取得更大的进步。
来源： 半导体产业纵横
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
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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