5G时代，FPGA的特有优势更多了
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“通讯行业是FPGA的主力战场 。 ”京微齐力创始人&CEO王海力同采访人员说道 。 随着5G时代的到来 ， 通讯行业也迎来了井喷式的发展 ， 那么在未来 ， 对于FPGA这类具备高灵活性的芯片来说 ， 在5G的时代将有着怎样的发展?
FPGA——5G通信的硬件载体
由于FPGA通过编程可以实现任意芯片的逻辑功能 ， 例如ASIC、DSP甚至PC处理器等 ， 被人成为“万能”芯片 ， 在通讯行业一直以来颇受欢迎 。 “早在5G以前 ， 在原有的通讯基站设备中就已经运用到了FPGA芯片 ， 这是由于FPGA是通讯行业天然的灵活的载体 ， 相比较于CPU而言 ， 有着高吞吐率、高带宽、灵活可编程的特点 。 在终端的设备的运用上 ， 相比GPU而言 ， 具备低功耗的优势 ， 因此 ， FPGA在5G产业下依然可以成为很好的载体 。 ”王海力说道 。
紫光同创市场总监吕喆也认为 ， 5G的到来将会给FPGA的发展创造更多的机会 。 与前一代相比 ， 5G对通信网络提出了更高的要求 ， 比如100倍的数据速率、100倍的互联设备数量 ， 以及1000倍的网络容量 ， 5G网络的典型特点包括高速度、泛在网、低功耗、低延时 ， 以及更高的可扩展性、智能性和异构性 。 为满足这些新的要求 ， 5G网络必须采用许多新的技术 ， 比如海量MIMO ， 云RAN ， 新的基带和RF架构 ， 以及很多新协议的实现等 ， 而这些新的技术存在不确定性和较长的优化和迭代过程 ， 而且市场上短期内没有形成统一的方案 ， 在网络应用和运维通过较长时间达到最优之前 ， 都需要FPGA方案解决 。 另一方面 ， 通信业务的很多应用场景是需要随时升级的、接口转换、5G新协议、FLEXE以太新协议、5G无线基带算法、5G无线回传、传送CPE盒式设备、网络处理器业务卸载等5G高端场景使用需求 ， 这些都是FPGA的机会 。
此外 ， 吕喆认为 ， FPGA的灵活性、差异化、高性能、低延时、多I/O、高速接口等特点 ， 在5G网络的很多应用场景中是不可替代的 ， 因此在较长时间内 ， 5G通信设备中的许多需求 ， 无法用固定、统一的芯片来解决解决 。 比如 ， 5G通信的MIMO天线阵列和波束成形技术的出现 ， 需要大量信号并行处理 ， 而FPGA是解决这类需求的最理想的解决方案 。 由此可见 ， 5G对于FPGA这类灵活性较强的芯片有着较强的依赖性 。
国产FPGA快速成长出现契机
尽管在5G之前 ， FPGA已经在通讯行业大放异彩 ， 但在是5G时代 ， FPGA发挥出了其更多特有的优势 。 “首先 ， FPGA在5G中高带宽能力表现的非常好 ， FPGA的带宽能承载几十G到几百G ， 大量数据带宽进来之后 ， FPGA能够进行逻辑运算 ， 再进行稳定输出 。 其次 ， 在5G中FPGA的低延时性体现得非常明显 ， 这是由于FPGA用的是硬件载体 ， 而不是像CPU一样的软件载体 。 最后 ， 5G中FPGA的灵活性主要体现在其高兼容性 ， 这是由于 ， 在5G设备中 ， 同样需要兼容3G、4G ， 在未来甚至兼容5Gplus或者6G ， FPGA这种多标准多协议处理能力在5G设备中发挥得淋漓尽致 。 ”王海力同采访人员说道 。
【5G时代，FPGA的特有优势更多了】吕喆认为 ， 从产业进程来看 ， FPGA在5G通信商用初期显得尤为重要 。 相对于核心网的标准化协议 ， 5G通信将带来物理层和逻辑层协议的不断升级 ， 各设备厂家为了抢占产品和技术的制高点 ， 甚至在标准还未冻结之前就推出原型样机甚至小批量 ， 而这只有可灵活编程的FPGA可以做到 。 因此 ， 在基站、基站控制、承载和传输等产品中将会用到大量FPGA器件 。
由于国产FPGA发展起步较晚 ， 技术与海外相比扔存在着较大差距 ， 国内高端FPGA产品仍严重依赖进口 。 然而 ， 随着中国5G的大力发展 ， 能否推动国产FPGA发展并打破海外技术的垄断 ， 成为了如今人们关注的焦点 。 在王海力看来 ， 这并不是一个不可实现的目标 ， 只是需要一些时间和机会 。 “我认为 ， 在未来的5～10年中 ， 中国的通讯行业若是能大量使用国产FPGA芯片 ， 同时降低国产FPGA芯片的使用门槛 ， 对于打破海外对于FPGA技术的垄断将会有非常大的帮助 。 通讯行业占到了FPGA30%～40%的市场占有率 ， 然而在此之前都是美国的FPGA厂商在为国内通讯行业服务 ， 但是中国厂商若能在建立5G基站的前期提供大量的支持 ， 那么对于打破美国在FPGA行业的垄断指日可待 。 ”
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