FPGA（Field Programmable Gate Array）芯片基于可編程器件（PAL、GAL）發(fā)展而來，是半定制化、可編程的集成電路。FPGA芯片按固定模式處理信號，可執(zhí)行新型任務（計算任務、通信任務等）。FPGA芯片相對專用集成電路（如ASIC芯片）更具靈活性，相對傳統(tǒng)可編程器件可添加更大規(guī)模電路數(shù)量以實現(xiàn)多元功能。

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1.FPGA芯片相較于CPU芯片

CPU架構：CPU用于處理視覺算法需按指定順序執(zhí)行指令，第指令在圖像整體運行完成后，第二指令開始運行。在4步操作指令環(huán)境下，設定單個操作指令運行需10毫秒，完成總算法耗時約40毫秒。

FPGA架構：FPGA用于處理視覺算法采取規(guī)模化并行運算模式，可于圖像不同像素內(nèi)同時運行4步操作指令。設定單個操作操作指令運行需10毫秒，F(xiàn)PGA完成圖像整體視覺算法處理時間僅為10毫秒，F(xiàn)PGA圖像處理速度顯著快于CPU。

“FPGA+CPU”架構：此架構下，圖像在CPU與FPGA之間傳輸，包含傳輸時間在內(nèi)的算法整體處理時間仍低于純CPU架構。

2.FPGA芯片相較于GPU芯片

峰值性：GPU計算峰值（10Tflops）顯著高于FPGA計算峰值（小于1TFlops）。GPU架構依托深度流水線等技術可基于標準單元庫實現(xiàn)手工電路定制。相對而言，F(xiàn)PGA設計資源受限，型號選擇決定邏輯資源上限（浮點運算資源占用較高），F(xiàn)PGA邏輯單元基于SRAM查找表，布線資源受限。

內(nèi)存接口：GPU內(nèi)存接口（雙倍數(shù)據(jù)傳輸率存儲器等）帶寬優(yōu)于FPGA使用的DDR（雙倍速率同步動態(tài)隨機存儲器）接口，滿足機器學習頻繁訪問內(nèi)存需求。

靈活性：FPGA可根據(jù)特定應用編程硬件，GPU設計完成后無法改動硬件資源，遠期機器學習使用多條指令平行處理單數(shù)據(jù)，F(xiàn)PGA硬件資源靈活性更能滿足需求。

功耗：GPU平均功耗（200W）遠高于FPGA平均功耗（10W），可有效解決散熱問題。

3.FPGA芯片相較于ASIC芯片

ASIC需從標準單元進行設計，功能需求及性能需求發(fā)生變化時，ASIC芯片設計需經(jīng)歷重新投片，設計流程時間成本、經(jīng)濟成本較高。

FPGA包括預制門和觸發(fā)器，具備可編程互聯(lián)特性，可實現(xiàn)芯片功能重新配置。相對而言，ASIC芯片較少具備重配置功能。

ASIC與FPGA經(jīng)濟成本、時間成本區(qū)別：ASIC設計過程涉及固定成本，設計過程造成材料浪費較少，相對FPGA重復成本較低，非重復成本較高（平均超百萬美元）。

FPGA重復成本高于同類ASIC芯片，規(guī)?；慨a(chǎn)場景下，ASIC芯片單位IC成本隨產(chǎn)量增加持續(xù)走低，總成本顯著低于FPGA芯片。

FPGA無需等待芯片流片周期，編程后可直接使用，相對ASIC有助于企業(yè)節(jié)省產(chǎn)品上市時間。

技術未成熟階段，F(xiàn)PGA架構支持靈活改變芯片功能，有助于降低器件產(chǎn)品成本及風險，更適用于5G商用初期的市場環(huán)境。

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