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一文看懂FPGA的宿世今生

FPGA的定位
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。。。一样平常来说，，，越偏向定制，，，逻辑器件的性能（速率）、集成度（门数）和设计自由度等方面就越有优势，，，但相对地，，，设计、制造相关的开发用度（Non-Recurring Engineering，，，NRE 本钱）也较为高昂，，，且从下单到出货的周转时间（Turn Around Time，，，TAT)会更长。。。

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定制芯片也大致分为两种：从基础单位（cell）最先设计的全定制芯片和使用经由优化的标准单位实现的半定制芯片。。。半定制芯片包括了使用标准单位库举行设计的标准单位ASIC（cell-based ASIC）；；；；；在预先摆放好标准单位（布线前的工艺所有完成）的晶圆上通过定制布线形成产品的门阵列（gate array）；；；；；介于标准单位ASIC和门阵列之间的嵌入式阵列（embedded array）；；；；；通过在门阵列上提供SRAM、时钟PLL等通用模�？？？槔唇ㄖ票厩钚』慕峁够疉SIC（structured ASIC），，，等等。。。这些工艺都是为了降低定制芯片的NRE本钱和缩短TAT时间。。。
另一方面，，，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），，，它差别于面向牢靠用途且无法定制的ASSP，，，是一类可通过编程来实现种种逻辑电路的逻辑器件。。。PLD这种“可以编程的逻辑电路”由于具有允许用户通过编程手段自由实现定制电路等特色，，，近些年取得了很大的生长。。。
FPGA是PLD的一种，，，它通过组合使用器件内大宗逻辑块来实现用户所需电路。。。FPGA比以往（狭义）的PLD设计自由度更高，，，并有近似于门阵列的结构，，，因此被命名为FPGA。。。FPGA量产时不具有任何逻辑功效（未编程状态），，，从半导体厂商的角度来看，，，它是一种可量产的标准器件，，，从用户的角度来看，，，它是一种不需要开模等高额用度（NRE本钱）又可以随时实现定制电路的利便的ASIC。。。

FPGA的历史
FPGA/PLD行业经由几十年的生长，，，已有凌驾40家企业加入其中。。。凭证年月的顺序来一起回首一下FPGA的普及、生长和变迁的历史。。。

01

20世纪70年月（泛起FPLA、PAL)早期的PLD使用和PROM类似的结构实现可编程的AND-OR阵列，，，可以使用存储器件来影象电路信息。。。1975年Signetics(西格尼蒂克）公司宣布了一种基于熔断丝的可编程FPLA（Field ProgrammableLogic Array，，，现场可编程逻辑阵列）。。。厥后1978年MMI公司（现Lattice公司）将FPLA简化并接纳双极性晶体管制程，，，开发了高速的PAL(Programmable Array Logic，，，可编程阵列逻辑）。。。最终MMI开发的PAL获得了普及。。。PAL接纳了延迟小的牢靠OR阵列和高速的双极性PROM,但耗电较大且无法重新编程。。。

02

20世纪80年月20世纪80年月前期（泛起GAL、EPLD、FPGA）到了20世纪80年月，，，各公司都最先销售基于CMOS EPROM/EEPROM的PLD产品，，，这些产品功耗低且可重新编程。。。这个时期以DRAM技术为焦点的日本半导体厂商生长迅速，，，而美国的大型半导体公司业绩相对低迷。。。此时向导PLD市场的主要是美国的创业型企业。。。Lattice公司（莱迪思，，，1983年建设）的GAL(Generic Array Logic,通用阵列逻辑），，，Altera公司（阿尔特拉，，，1983年建设）的EPLD（Erasable PLD,可擦除PLD)等种种各样的PLD架构涌现，，，其中GAL获得了普遍应用。。。GAL基于和PAL兼容的牢靠OR阵列结构，，，并且接纳了CMOS EEPROM作为编程的影象元件。。。
GAL和前面介绍的FPLA、PAL等简单AND-OR阵列结构的PLD被统称为SPLD（Simple PLD），，，它们的集成度只有数十到数百门的水平。。。而随着LSI集成度一直增高，，，要制造比GAL更大规模的PLD时，，，简单AND-OR阵列结构的资源铺张情形就越来越严重了。。。因此，，，作为结构越发无邪的大规模PLD，，，FPGA和CPLD泛起了。。。
最早将FPGA产品化的Xilinx公司（赛灵思，，，1984年建设）是由从Zilog（齐格洛）公司去职的Ross H.Freeman 和 Bernard V.Vonderschmitt两人配合开办的创业型企业。。。Freeman在1985年制作了第一枚具有适用价值的FPGA芯片（XC2064系列），，，该芯片接纳了4输人、1输出的LUT和FF相组合的基本逻辑单位。。。稍后加入Xilinx的Wiliam S.Carter 又发明了更高效的单位间毗连要领。。。这两小我私家的发明划分被称为Freeman专利和Carter专利，，，它们是PLD历史上最为著名的两个专利。。。由于发明了FPGA，，，Ross H.Freeman 在2009年被列入了美国发明家名人堂。。。
Xilinx公司的FPGA产品（产品名为LCA）具有设计自由度高、可重编程和耗电低等优势（由于接纳了CMOS SRAM）。。。Concurrent Logic公司受到Xilinx公司FPGA的启发，，，又连系MIT(美国麻省理工学院）的Petri网络研究效果，，，生产了支持部分重设置的FPGA产品。。。同时，，，英国爱丁堡大学也在1985年最先着手基于FPGA的虚拟盘算机研究，，，并于1989年通过Algotronix公司（现Xilinx公司）产品化了部分重设置的FPGA产品。。。在这些产品中，，，被众人熟知的划分是Atmel的AT6000和Xilinx的XC6200,它们是现在动态重设置FPGA的始祖。。。
20世纪80年月后期（泛起反熔丝FPGA和CPLD）到了20世纪80年月中后期，，，随着半导体集成度和速率的提升，，，泛起了无法擦写的反熔丝FPGA。。。推出反熔丝FPGA产品的公司有Actel（爱特，，，1985年建设）、QuickLogic(快辑半导体，，，1988年建设）和Crosspoint(1991年建设）。。。
不过此时，，，刚降生不久的FPGA还不具备业内用户所期待的性能，，，以是有不少企业还在探索基于其他结构的大规模PLD.一经开发过AND-OR阵列PLD产品的Altera、AMD(超威半导体）、Lattice等公司都在开发由多个PLD块组合而成的大规模PLD产品，，，这些产品厥后被统称为CPLD(Complex PLD).虽然CPLD在集成度和设计自由度上缺乏FPGA,但由于和同期的FPGA相比具有速率快、不易失和擦写容易（接纳EPROM/EEPROM)等优势，，，以是直到20世纪90年月前期，，，它们都和FPGA一样，，，是具有代表性的大规模PLD产品。。。可是，，，在20世纪90年月后期，，，基于SRAM的FPGA技术不管在集成度照旧速率上都获得了快速生长，，，以是现在CPLD的定位已经酿成了廉价的小规模PLD产品。。。图片

20世纪80年月的创业情形
图片FPGA市场一直是由创业型企业来主导架构研发和产品化的。。。第一个将FPGA产品化的Xilinx是1984年建设的创业型企业。。。Altera和Lattice也在同时期建设并开发SPLD产品，，，随后也加入了FPGA领域。。。Actel也是创业型企业，，，比Xilinx稍晚起步。。。这四家企业经事后续生长，，，成为了FPGA市场中主要的四大厂商。。。再加上稍后建设的QuickLogic，，，在20世纪80年月创业的这五家企业陆续成为了FPGA市场的向导者。。。在大型企业中，，，开发独吞FPGA架构并实现产品化的只有AT&T和Motorola（摩托罗拉）公司，，，但AT&T最早是通过Xilinx提供的技术加入FPGA市场的，，，Motorola最先也是获得了Pilkington公司的授权才开发产品的，，，他们都不是从零最先的。。。别的，，，德州仪器、松下电器工业（现松下）两家公司与Actel公司相助，，，Infineon(英飞凌）、ROHM Semiconductor（罗姆半导体）两家公司与Zycad公司相助加入过FPGA市场，，，但现在都已撤出。。。图片

日本半导体厂商及大型半导体厂商的动向
图片Lattice、Altera、Xilinx、Actel等20世纪80年月建设的PLD厂商都是没有制造装备的无晶圆厂，，，他们都委托其时CMOS工艺技术急速生长的日本半导体厂商制造芯片。。。例如，，，Xilinx 和Lattice委托的是精工爱普生，，，而Altera委托的是夏普。。。Actel则不但委托制造，，，还与德州仪器公司和松下电子工业在制造、技术和销售等方面周全结盟相助。。。在20世纪90年月，，，也有像FlashFPGA的厂商GateField 与ROHM Semiconductor 这样在制造、技术、销售等方面普遍相助的案例。。。不过近些年，，，PLD制造的主力都纷纷转移到了联电（UMC)、台积电（TSMC)等具有先进CMOS工艺技术的中国台湾厂商。。。
其时的日本大型厂商只专注于通用产品中的DRAM和可定制产品中的门阵列，，，因此并没有单独加入过PLD市场。。。
而德州仪器、美国国家半导体公司等善于制造逻辑芯片和内存产品的美国大型半导体厂商，，，也都一经加入过双极性AND-OR阵列PLD和CMOS EPROM/EEPROM PLD等产品的开发。。。只是在研发新架构、向导的市场方面缺乏专业的PLD厂商起劲，，，现在大都都已撤出PLD市场。。。大型企业AMD公司在1987年通过收购MMI也起劲加入过新架构CPLD的开发，，，但厥后为了专注于生长势头较好的CPU领域，，，于1996年将PLD营业剥离并转移到了子公司Vantis，，，最终于1999年出售给了Lattice。。。

03

20世纪90年月（1）FPGA大规模唬�；；；�20世纪90年月，，，Xilinx和Altera划分改良、扩展各自的XC400和FLEX架构，，，使FPGA上逻辑电路的规模（门数）获得了快速增添。。。20世纪90年月前期抵达了数千至数万门，，，20世纪90年月后期更是生长到了数万至数十万门的规模。。。使用多枚FPGA的快速原型开发情形也在此时泛起了。。。进入20世纪90年月后，，，FPGA迅速普及，，，AT&T（PLD营业现属Lattice）、Motorola（现撤出了PLD营业）、Vantis（现Lattice）等越来越多的厂商最先制造基于SRAM的FPGA。。。川崎制铁、NTT、东芝等日本厂商也着手研发过产品，，，但最终都没能推向市场。。。
听说由于开发基于SRAM的FPGA可能会侵占Xilinx的基本专利（Freeman专利和Carter专利），，，因此许多厂商最终都放弃了产品化。。。1993年Altera就因其销售的基于SRAM的PLD产品（FLEX系列等）的专利问题，，，和Xilinx之间有过长时间的执法纠纷。。。最终两家公司于2001年息争，，，以后Altera也最先称自己的产品为FPGA。。。
20世纪90年月后期，，，尚有一些新型的FPGA产品面世。。。例如，，，GateFiled公司的FPGA使用Flash Memory作为编程元件，，，具有可擦写、非易失等优点。。。唬�；；Ｉ杏蠨ynaChip公司开发的FPGA接纳了BiCMOS工艺的高速ECL逻辑等。。。
20世纪90年月后期最先，，，FPGA的集成度和速率获得了快速生长，，，特殊是在集成度上与CPLD拉开了距离。。。由此，，，FPGA成为了大规模PLD的代表。。。另一方面，，，FPGA在性能上和门阵列、标准单位ASIC等半定制产品的差别也逐渐缩小，，，乐成进入了半定制产品（特殊是门阵列）的市场。。。
整个20世纪90年月，，，FPGA的系统化和大规模唬�；；；魇坪苁窍宰�，，，因此搭载MPU和DSP等硬核模�？？？橐渤晌艘欢ㄇ魇啤�。。1995年，，，Altera公司的FLEX10K最先通过搭载存储器块（memory block)来扩大产品的应用规模，，，同时还搭载了PLL(Phase-Locked Loop,锁相环）以增强时钟管理和高速电路设计能力。。。从这个时期最先，，，FPGA真正成为被普遍应用的量产系统，，，获得了快速的普及。。。1997年，，，逻辑规模抵达了25万门，，，主频也抵达了50~100 MHz.到了1999年，，，Xilinx公司新型FPGA Virtex-E和Altera公司APEX20K的宣布增进了FPGA进一步的大规模唬�；；；透咚倩�，，，将集成度提高到了100万门级别，，，这标记着FPGA正式迎来了百万门时代。。。
（2）20世纪90年月的创业情形20世纪90年月前半期加入FPGA市场的创业企业有Crosspoint公司、DynaChip公司（Dyna Logic)和Zycad公司。。。Zycad原本主要开发逻辑仿真EDA工具，，，但厥后出售了EDA营业并专注于FPGA市场，，，因此也可被以为是这一时期的创业企业。。。然而此时，，，先行的Xilinx、Altera、Actel 和 Quicklogic 已经积贮了很强的实力难以逾越，，，导致Crosspoint 和DynaChip都中途退出了市场。。。
Crospoint公司建设于1991年，，，是最后一家生产反熔丝FPGA的企业。。。该公司在1991年就申请了专利，，，产品也上市了，，，但最终照旧在1996年终止了营业。。。虽然其建设不到一年就通过股东日本ASCII公司与日本半导体大厂（日立制作所）缔结了技术开发和制造销售的条约，，，同时又和其他至公司结盟并制订了加入FPGA市场的妄想，，，但该妄想却因种种缘故原由无疾而终。。。Crosspoint的FPGA,简朴说就是在金属布线层间穿孔安排非晶硅反熔丝，，，从而实现用户可定制的门阵列。。。其特色是接纳了最细粒度的晶体管对，，，可以和门阵列一样举行晶体管级别的毗连。。。若在晶体管级别和CMOS逻辑门结构一致，，，那么理论上就不会爆发和FPGA一样的集成度上的弱点。。。这一点正是Crosspoint的立异技术，，，类似的FPGA之前没有过，，，之后也再没泛起过可以实现和CMOS门阵列一样架构的可编程器件。。。
另一方面，，，20世纪90年月后期 Xilinx和Altera两巨头在市场上体现强劲，，，一段时间内都没有新创FPGA芯片厂商泛起。。。以FPGA核或动态重设置处置惩罚器等新种别起身的厂商却不少，，，尤其是后者。。。可是这些企业大多要么被收购、要么倒闭，，，即便至今还在继续谋划，，，也险些都没有获得商业上的乐成。。。

04

21世纪00年月（1）百万门时代和系统LSI化进入2000年，，，FPGA最先泛起系统LSI化的趋势。。。作为由FPGA厂商开发并提供支持的处置惩罚器IP，，，Nios软核处置惩罚器被Altera公司果然。。。同年，，，Altera还推出了世界上第一款带有硬核处置惩罚器的FPGA产品Excalibur。。。Excalibur在一枚芯片上同时集成了ARM处置惩罚器（ARM922和外设功效）和FPGA电路。。。别的，，，Xilinx公司也推出了软核处置惩罚器MicroBlaze,并生产了搭载PowerPC处置惩罚器硬核的FPGA产品（Virtex II Pro）。。。
在系统LSI化历程中，，，高速外部接口也一样主要。。。此时FPGA也最先应用SERDES（Serializer-Deserializer，，，串行器－解串器）电路和LVDS（Low Voltage Differential Signaling,低电压差分信号），，，实现了高速串行通讯接口。。。同时，，，为了应对图像处置惩罚等运算性能上的需求，，，在通用逻辑块之外还增添了数字信号处置惩罚器块（DSP块）和具有高面积效率比的多输入逻辑块等高性能模�？？？�，，，从而显著地提高了集成度和电路实现的性能。。。然后，，，为了应对差别用户对硬核IP的差别需求，，，厂商还开发了多种子系列产品供差别领域用户选择。。。
以Altera公司为例，，，该公司推出了荟萃这些立异性进化于一身的高端FPGA产品 Stratix(2002年，，，130nm),该系列后继产品Stratix II（2004年，，，90nm)、Stratix III(2006年，，，65nm)和Stratix IV(2008年，，，40nm）每两年升级一次。。。1995年FLEX10K宣布时，，，其逻辑电路规模约莫是10万门，，，内部时钟最大100 MHz.而到了2009年，，，其逻辑电路规模已经抵达了1500万门（840万门逻辑加DSP块），，，15年间增添150倍，，，内部最大时钟频率也抵达了600 MHz.另一边，，，Xilinx公司的高端FPGA产品 Virtex II Pro（2002年，，，130 nm）、Virtex-4（2004年，，，90nm）、Virtex-5（2006年，，，65nm）和Virtex-6（2009年，，，40nm）也或许是每两年升级一次。。。由于逻辑芯片的制程约莫是每两年更新一代，，，以是2000年以后FPGA的进化基本和制程升级是坚持同步的。。。
（2）21世纪00年月的新兴厂商FPGA相关的两个最基本的专利Carter专利和Freeman专利，，，曾是思量进入FPGA芯片市场的新兴厂商的最大障碍。。。不过随着时间的推移，，，Carter专利和Freeman专利划分在2004年和2006年迎来专利权限期届满。。。以此为契机，，，该时期涌现了众多FPGA新兴企业，，，例如SiliconBlue Technologies 公司、Achronix Semiconductor公司、Tabula公司、Abound Logic公司（曾为M2000公司）、Tier Logic公司，，，等等。。。
SiliconBlue 公司针对主流FPGA能耗大的缺陷，，，基于台积电的低泄电65nm制程，，，开发了面向便携式装备的超低功耗FPGA系列产品iCE65。。。该系列在基于SRAM的FPGA的基础上同时搭载了非易失设置存储器件，，，和其他FPGA相比只有1/7的事情功耗和1/1000的待机功耗。。。
Achronix 公司则基于美国康奈尔大学的高速FPGA研究效果，，，开发了Speedster 系列。。。Speedster FPGA的特点是接纳了异步电路传输数据令牌。。。数据令牌是将已往FPGA的数据和时钟合二为一，，，通过握手传输数据。。。该公司最初的产品为SPD60(台积电65nm），，，其吞吐量比以往的FPGA大3倍，，，约为1.5GHz。。。
Tabula 公司的技术特征是使用动态重设置的专长，，，在统一逻辑单位上实现多种功效从而降低FPGA本钱。。。大厂的FPGA相对其他ASIC产品价钱较贵，，，而Tabula在价钱上睁开攻势这一点较量合创业型企业的作风。。。该厂商的ABAX系列FPGA接纳独吞的动态重设置技术，，，可以动态地切换逻辑单位，，，因此可用较少的资源实现大规模电路。。。详细来讲，，，就是将外部输入的时钟信号在FPGA内部通过倍频来天生高速时钟，，，并用高速时钟信号驱动逻辑电路和电路重设置机构。。。因此，，，就算物理上逻辑电路的规模是一定的，，，也可通过高速切换来实现逻辑电路的分时复用，，，从而获得更大的有用逻辑规模。。。Tabula将这种在二维芯片上添加时间维度来增大有用逻辑规模的结构称为三维FPGA。。。
Abound Logic 公司宣布过以Crossbar Switch 和可扩展架构为特征的大规模FPGA产品Rapter，，，但在2010年终止了相关营业。。。Tier Logic公司则和东芝等公司配合开发了在CMOS电路上方通过非晶硅TFT的方法实现设置SRAM,从而形成奇异的单体3D-FPGA的技术，，，但也同样在2010年由于资金欠缺终止了营业。。。

05

21世纪10年月（1）制程的生长和技术新潮流2010年，，，Xilinx公司和Altera公司都宣布了28nm的FPGA并于2011年春最先供货，，，由此越发牢靠了FPGA相对ASIC的优势。。。这两家最大的FPGA厂商除了以往的崎岖端FPGA以外，，，都又增添了中端产品线。。。例如，，，Xilinx将相助的晶圆工厂从联电换成了台积电，，，Xilinx7系列全线产品（高端FPGA Virtex-7，，，中端FPGA Kintex-7，，，低端FPGAArtix-7）接纳28nm制造工艺，，，在提高性能的同时降低了功耗。。。现在，，，Xilinx 和 Altera 两家公司最新的FPGA都由台积电代工生产。。。

接下来，，，对28nm FPGA的技术新潮流举行解说


（a）新时代的SoC化潮流虽然 Xilinx和Altera都曾在2000年左右宣布过第一代搭载硬核处置惩罚器的SoC化FPGA产品，，，但这些产品都较量夭折。。。厥后，，，使用软核处置惩罚器的FPGA获得了普遍的应用。。。不过随着制程的前进，，，搭载硬核处置惩罚器的FPGA在性能和本钱方面也最先逐步迎合市场需求。。。别的，，，这一时期正值32位处置惩罚器逐渐被市场镌汰，，，在这些内外因素的推动下，，，将ARM等面向嵌入式处置惩罚器的CPU核、外围处置惩罚电路等功效集于一身且面向SoC的FPGA最终泛起了。。。这类产品被称为SoC FPGA、可编程SoC或SoPD（System on Programmable Device）等。。。例如，，，Xilinx以全新的品牌名Zynq宣布了Zynq-7000系列产品。。。该系列产品在以ARM Cortex-A9 MPCore 处置惩罚器为基础的SoC之上，，，集成了Xilinx 28nm的7系列可编程逻辑。。。而Altera推出的Cyclone V系列 SoC FPGA产品，，，也是在统一芯片上集成了双核 ARM Cortex-A9 MPCore处置惩罚器和FPGA。。。
（b）部分重设置部分重设置（partial reconfiguration)是指重新设置FPGA的特定部分时其余部分可以一连事情不中止的功效。。。Xilinx公司Virtex-4之后的高端FPGA器件及其开发工具（ISE 12以上的版本）都支持部分重设置。。。Altera公司也是从Stratix V最先支持部分重设置。。。从两大FPGA厂商相继正式支持部分重设置技术可以看出市场对该技术有很大的期待。。。
（c）3D-FPGA（2.5D-FPGA）Xilinx公司通过在硅基板（silicon interposer)上堆叠并毗连多块二列基本维摆放的FPGA，，，制造了第一枚2.5D-FPGA产品。。。虽然理想的3D芯片是将多块具有TSV(Through Silicon Via,硅通孔）的芯片笔直叠放建设体结构，，，但有些芯片难以制作TSV,且包括大宗TSV的芯片良品率低，，，导致制造本钱过高。。。而备受瞩目的2.5D技术只需堆叠两层芯片，，，无须使用TSV，，，因此可以缓解这些问题并获得靠近3D的性能。。。唬�；；；谔ɑ绲�28 nm HPL制程制造的Virtex-7 2000T是集成了68亿个晶体管的业内最大FPGA,它的200万个逻辑单位相当于2000万个ASIC门。。。
（d）车载FPGAXilinx 公司基于Artix-7 FPGA开发了面向车载应用、切合AEC-Q100标准的XA Artix-7 FPGA，，，以及可编程SoC形态的XA Zynq-7000产品。。。Xilinx的设计工具还通过了第三方实验的功效清静性标准ISO-26262认证。。。别的Altera公司和Lattice公司也都在做各自的车载解决计划。。。
（e）C语言开发情形最近，，，FPGA厂商都最先提供使用C语言举行FPGA设计的开发情形。。。Xilinx公司的高条理综合工具Vivado HLS支持用户直接从C、C++或System C代码综合天生FPGA硬件而无须编写RTL，，，该工具同时兼容ISE和Vivado设计情形。。。另一边，，，Altera公司则起劲推进OpenCL的应用。。。OpenCL是基于C语言举行开发的，，，并可将代码安排到CPU、GPU、DSP以及FPGA等种种平台。。。Altera希望通过提供对OpenCL的支持，，，在并行盘算的硬件加速器应用中普及自家的FPGA产品。。。
（f）其他另外尚有一些新的技术。。。好比，，，为了应对通讯带宽需求的增添而搭载高带宽光通讯接口的光FPGA（Optical FPGA）或可以耐受强辐射的FPGA（Radiation-hardened FPGA）等。。。图片

FPGA的制程和蹊径图
图片在28nm制程之后，，，Xilinx公司推出了基于20nm制程的UltraScale系列。。。该系列包括Kintex UltraScale 和 Virtex UltraScale两个子系列，，，其中Virtex UltraScale的规模最大，，，相当于5000万ASIC门。。。UltraScale系列基本上都是由台积电的20nm制程制造的，，，只有Virtex UltraScale的高端型号接纳了台积电的16 nm FinFET工艺。。。另一边，，，作为Altera公司新一代Generation 10 FPGA的Arria 10 FPGA和Stratix 10 FPGA，，，都是搭载了嵌入式硬核处置惩罚器的SoC化产品。。。Generation 10器件使用了业内最先进的 Intel 15 nm FinFET工艺和台积电的20 nm工艺制造，，，其中高端产品 Stratix 10的主频可以抵达1GHz以上。。。
逻辑芯片一直追随制程工艺的生长脚步每两年更新一次。。。比照Intel处置惩罚器的生长来看，，，2000年之后的FPGA也基本切合这一生长节奏。。。ASIC直到21世纪初期还紧跟先进工艺的脚步，，，但近10年，，，除游戏主机等一部分应用外，，，大大都产品还在使用130~90nm制程，，，基本停留在了10年前的水平。。。
FPGA则和通用处置惩罚器一样紧随工艺的生长蹊径，，，一直使用最先进的制程工艺推出新产品。。。以后，，，随着28nm、20nm、16/14nm制程的推进，，，FPGA所接纳的工艺要比ASIC领先三四代，，，其性能足以匹敌130nm、90nm甚至是65nm的ASIC产品。。。图片

垄断化和行业洗牌
图片进入21世纪10年月之后FPGA行业的垄断化加剧。。。行业内最大的两家厂商 Xilinx和Altera占有了凌驾八成的市场份额，，，而仅剩的两成中的大部分又被中坚厂商Lattice和Actel朋分。。。行业第四的Actel于2010年10月被美国主攻高可靠性半导体的Microsemi收购，，，现在以Microsemi FPGA品牌推出的产品主要是基于Flash和反熔丝的非易失性FPGA。。。
20世纪80年月起身的FPGA厂商中，，，QuickLogic也曾销售过反熔丝式FPGA,但厥后这家公司改变了产品策略并脱离了FPGA市场，，，主营定制区域可编程的CSSP（Customer Specific Standard Products，，，客户特定标准产品）产品。。。相关于FPGA芯片整体可编程的结构，，，CSSP只提供一部分可编程领域，，，而剩余部分使用统一接口的标准电路，，，是一种客户可以定制指定部分的产品。。。Atmel的FPGA技术则主要作为嵌入式核与自家AVR单片机组合使用，，，该公司和QuickLogic一样退出了主流FPGA市场。。。
21世纪00年月中期起身的新兴FPGA厂商中，，，主打超低功耗FPGA的SiliconBlue 于2011年年尾被Lattice收购。。。Lattice厥后推出了基于40nm的iCE40系列产品。。。另外，，，使用动态重设置技术主打低本钱FPGA的Tabula公司在2015年3月倒闭。。。Achronix公司则在2015年还基于Intel的22nm制程推出了Speedster22i FPGA系列产品。。。
近几年半导体行业整体进入了大洗牌时代，，，相继爆发了多起大型并购案。。。与此同时，，，FPGA行业也有所改变。。。其中最具代表性的是Intel（英特尔）公司于2015年6月收购了FPGA巨头Altera。。。最终收购金额为167亿美元，，，险些是Altera其时营业额的10倍，，，这也是Intel历史上最大的一笔收购。。。Intel之以是重金收购Altera，，，应该是熟悉到了要想继续在一直生长的数据中心和IoT处置惩罚器市场称霸，，，FPGA技术将成为不可或缺的一项技术。。。
经由此事，，，Qualcomm(高通）公司和Xilinx公司于2015年11月宣布睁开战略相助。。。两家公司将整合各自善于的技术－用于高端效劳器的ARM处置惩罚器和FPGA技术，，，面向数据中心市场提供解决计划。。。此次相助的效果将涵盖大数据剖析、机械学习和存储等云盘算基础设施领域。。。2015年11月，，，Xilinx宣布了和IBM公司缔结多年战略联盟关系的新闻。。。通过在IBM的Power Systems中使用Xilinx的FPGA来开发面向特定应用的加速器，，，可以实现具有高能效比的数据中心系统，，，从而改善机械学习、虚拟化网络、高性能盘算、大数据剖析等应用的性能。。。而这一系列的战略相助，，，被以为是为了对抗Microsoft(微软）公司和Altera（Intel）领先一步相助开发的加速系统Catapult。。。

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