1982年，人们发明了FPGA，这一搞，就是40年。现在回过头看，这玩意儿对市场的影响简直了，超100亿美元的产业都给催生出来了，厉害！
FPGA是“与软件一样灵活的硬件”，这重编程逻辑一出现，半导体设计都变样了。以前芯片设计好后，要是规格、需求变啦，那芯片功能就固定了，只能重来。可FPGA不一样，就算在中途、制造完成后再变，它也能重新定义芯片功能去执行新任务。开了挂一样，新芯片设计速度立马提起来，产品上市时间大大缩短，还能和ASIC分庭抗礼。
这40年，AMD可太猛了，给7000多家不同细分市场的客户，交付了超30亿颗FPGA和自适应SoC（就是把FPGA架构和片上系统以及其他处理引擎合起来的玩意儿）。AMD还连续25年稳坐可编程逻辑市场份额头把交椅，它自己也信心满满，靠着强大的产品组合和路线图，以后市场领先地位稳了。
聊聊创新加速这事儿
FPGA这脑洞当初是Ross Freeman想出来的，他是赛灵思（如今属于AMD 家的）联合创始人，厉害的工程师。他觉得除了标准固定功能 ASIC器件，肯定有更棒、更省钱的芯片设计法子。
Ross Freeman（右）鸟瞰XC2064布局
FPGA一出现，工程师可自由更改芯片设计，一天就能整出定制芯片。而且，FPGA还带火了 “无晶圆厂” 商业模式，整个半导体行业都大变样。
以前做芯片，要定制掩膜加工，那钱花得不得了。FPGA一来，这成本就省了，企业也不用自己有晶圆代工厂，只要有想法、有设计技能和FPGA，就能搞出厉害的硬件。
FPGA 的发展和关键创新
先瞅瞅1985年的XC2064，全球首款商用FPGA，85000个晶体管、64个可配置逻辑块和58个I/O块。再看现在AMD的高端FPGA器件，比如Versal Premium VP1902，1380亿个晶体管、1850万个逻辑单元、2654个I/O块、最多6864个DSP58引擎，还有大把内存、安全和接口技术硬IP。这差距，就是40年的飞速发展！
这40年，FPGA在电子领域那叫一个无处不在，生活里到处都有它。汽车、火车、交通信号灯，机器人、无人机、航天器和卫星，无线网络、医疗、测试设备、智慧工厂、数据中心、高频交易系统，各种各样的地方都能用到。
一起看看关键创新和产品里程碑：
- 1985 年，XC2064，第一款商用 FPGA 出世。
- 20 世纪 90 年代，XC4000 和 Virtex™ FPGA，率先把嵌入式 RAM 和 DSP 集成到无线基础设施里。
- 1999 年，发布 Spartan 系列，给大容量应用提供了经济实惠的传统 ASIC 替代方案。
- 2001 年，推出首款集成 SerDes 的 FPGA。
- 2011 年，Virtex-7 2000T 成为首颗采用 CoWoS 封装的量产器件，推动了 2.5D 集成技术发展，现在这技术还是 HPC 系统的基础，AI GPU 创新也离不开它。
- 2012 年，Zynq 系列面世，首款把 Arm CPU 和可编程逻辑结合的自适应 SoC 问世，同年 Vivado™ 设计套件推出，软件开发人员也能轻松搞 FPGA 设计。
- 2019 年，首款 Versal 自适应 SoC 发布，引入专用 AI 引擎和可编程片上网络（NOC）。同年 Vitis™ 统一软件平台上线，提供预先优化的 AI 工具和抽象层，加快推理速度。
- 2024 年，第二代 Versal AI Edge 系列登场，把可编程逻辑、CPU、DSP 和 AI 引擎集成到单芯片，实现端到端 AI 加速，为新一代应用提供支持。同样在 2024 年，Spartan UltraScale+ FPGA 系列上线，AMD 的成本优化型 FPGA 和自适应 SoC 产品组合更丰富，为 I/O 密集型边缘应用提供经济高效的性能。
Vivado和Vitis软件对市场扩张功不可没。Vivado软件有高层次综合、机器学习优化和无缝IP核集成这些高级功能，开发人员用它能简化工作流程、缩短开发周期、提升性能。Vitis开发环境则带来预优化工具和抽象层，加速AI推理。2024.2版本还新增不少功能，比如面向嵌入式C/C++设计的独立工具，还有简化AMD Versal自适应SoC使用的增强功能，AMD在这些工具领域持续投入，让使用者更高效，还能跟上新的数据类型和AI模型变化。
FPGA 技术的演变和边缘 AI 前景
现在大部分AI任务都在数据中心GPU上跑，但边缘AI处理增长迅猛，FPGA技术就站在各行各业AI融合应用快速增长的前沿。它能实时对传感器数据进行低时延处理，加速边缘AI推理。最近小型生成式AI模型出现，AMD觉得“ChatGPT时刻”马上就要到边缘设备上啦，这些新模型能在AI PC、车载系统、工厂机器人、太空设备等各种嵌入式应用里跑起来。
FPGA 技术的演变
看看AMD自适应计算技术目前支持边缘AI工作负载的案例，一个比一个有意思：
- 美国国家航空航天局（NASA）：AMD Virtex FPGA 帮 NASA 火星探测器实现 AI 功能，用于图像检测、匹配、校正，还能在数据传回地球前过滤掉没用数据。
- 斯巴鲁：选中 AMD 第二代 Versal AI Edge 系列自适应 SoC，要把它用在下一代 ADAS“EyeSight” 驾驶辅助安全系统里，给驾驶安全加码。
- SICK：AMD Kintex™ UltraScale+™ FPGA 和 FINN 机器学习框架助力，让 SICK 的工厂自动化包裹检查又快又准。
- Radmantis：AMD Kria™ 自适应 SOM 器件上阵，搞实时 AI 推理，为可持续鱼类养殖出力。
- JR 九州：日本一大子弹头列车运营商，用 AMD Kria SOM 做基于 AI 的轨道检查系统实时图像处理，保障列车运行安全。
- Clarius：靠 AMD Zynq UltraScale 自适应 SoC，助力其手持式超声设备实现感兴趣区域 AI 识别，提升医疗影像效果。
展望未来，AMD看着基于FPGA的自适应计算一路推动边缘AI应用突破，自动驾驶、机器人、工业自动化、6G网络、气候变化应对、药物研发、科学研究、太空探索等领域都大有可为。正值FPGA诞生40周年，AMD对这项技术的发明满是自豪，回看它40年来的发展历程和巨大影响力，真心敬佩那些用FPGA技术不断推动创新芯片设计、硬件辅助验证、加快产品上市时间的开发者。AMD称，自己会继续在接下来的几十年里引领这项卓越技术不断往前走。
