老石按：
關(guān)于5G設(shè)備的芯片選擇，很多人陷入了ASIC和FPGA二選一的誤區(qū)。但是，小朋友才做選擇題，成年人根本沒得選。一方面，ASIC和FPGA本就不是有你沒我的正交關(guān)系；另一方面，F(xiàn)PGA的形態(tài)也在不斷演進。所謂的異構(gòu)集成，在5G應(yīng)用里也不例外。
ASIC與FPGA的嘴仗打了十幾年
在5G第二波商用浪潮來臨之時
頗有戰(zhàn)況升級的意味
一種聲音是：5G應(yīng)用的復(fù)雜性和標(biāo)準(zhǔn)的不斷演進，將使FPGA力壓ASIC用量；另一種聲音則是：在成本和功耗壓力之下，5G基站所采用的FPGA平臺需要向ASIC過渡。
5G第二波，誰是絕佳選擇？
在5G發(fā)展初期，技術(shù)不成熟、基站總體數(shù)量并不多，F(xiàn)PGA現(xiàn)場可編程的優(yōu)勢很明顯。不同于FPGA的靈活性，定制化的ASIC一旦制造完成將不能更改設(shè)計，并且初期成本高、開發(fā)周期長。根據(jù)公開數(shù)據(jù)，Xillinx認(rèn)為傳統(tǒng)的ASIC設(shè)計周期平均是14個月，通信設(shè)備若過分依賴使用ASIC，會讓設(shè)備商的終端產(chǎn)品晚上市6個月，在5年內(nèi)將少33%的利潤，等于損失14%的市場份額。而FPGA可以幫助設(shè)備商快速發(fā)展原型機，快速交付，開發(fā)時間可以平均降低55%。
2019年末開始，局勢有了些微妙變化。
隨著5G基站數(shù)量進入爆發(fā)階段，ASIC方案的規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)就顯露出來了。
業(yè)界紛紛預(yù)測，從2020年第一季度開始，基站基帶側(cè)會出現(xiàn)ASIC取代FPGA的現(xiàn)象。去年底還有一個標(biāo)志性事件，諾基亞宣布使用SoC來替代FPGA開發(fā)5G芯片組。官方解釋是，之前認(rèn)為FPGA具備可編程能力，更能滿足運營商的使用需求。但是由于使用FPGA開發(fā)芯片推高了5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的單價，并且耗電量也比使用SoC的設(shè)備要高，所以決定取消這一計劃。
種種跡象，對FPGA都不妙。但是ASIC就是絕佳選擇嗎？
摩爾定律到了舉步維艱的地步，僅從節(jié)點的進步來提升處理的效率已經(jīng)越來越困難。而測算4G與5G時代的ASIC NRE成本，卻是幾乎3倍的增加。另外，5G標(biāo)準(zhǔn)仍在持續(xù)演進中，兩年以上的開發(fā)周期仍是ASIC一大硬傷，畢竟誰也無法精準(zhǔn)預(yù)判未來。而最為不同的一點是，5G帶來了多樣性的需求，這對于以規(guī)模經(jīng)濟取勝的ASIC，在某些碎片又量小的應(yīng)用面前，就被縛住了手腳。
5G第二波商用浪潮來臨之際，ASIC經(jīng)濟學(xué)并不可行，純FPGA方案在成本與功耗方面又有掣肘。還有第三條路嗎？
FPGA的權(quán)衡之道
在第三條道路的探索上，Xilinx進行了一次不同以往的嘗試。今日發(fā)布的Zynq RFSoC DFE，將硬化的數(shù)字前端（DFE）模塊與靈活應(yīng)變的可編程邏輯相結(jié)合，這也是Xilinx史上首次推出這樣一款硬化專用IP多于自適應(yīng)邏輯的無線電平臺。
根據(jù)Xilinx有線與無線事業(yè)部高級總監(jiān)Gilles Garcia的解讀，這一創(chuàng)新旨在滿足不斷演進的 5G NR 無線應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，為了涵蓋低、中、高頻段頻譜的廣泛用例，Zynq RFSoC DFE在采用硬化模塊的ASIC的成本效益與可編程、自適應(yīng)SoC的靈活性、可擴展性及上市時間優(yōu)勢之間，找到了技術(shù)平衡。
從器件架構(gòu)來看，主要包括處理器子系統(tǒng)（四核Arm Cortex-A53、雙核Arm Cortex-R5F）、少量的可編程邏輯單元、RF和數(shù)字前端子系統(tǒng)。可以看到，在RF和數(shù)字前端子系統(tǒng)硬化的ASIC IP中，包括了一個完整的DFE模塊鏈。
事實上，Xilinx已經(jīng)推出過三代Zynq RFSoC產(chǎn)品，在前幾代產(chǎn)品中，這些DFE IP以軟IP的形式存在于可編程邏輯單元中。而實現(xiàn)硬化之后，與上一代產(chǎn)品相比，Zynq RFSoC DFE將單位功耗性能提升高達(dá)兩倍，并且能夠從小蜂窩擴展至大規(guī)模MIMO（mMIMO）宏蜂窩。
通過在集成度和靈活性方面的權(quán)衡設(shè)計，該解決方案能夠在所有FR1頻帶和新興頻帶（最高7.125GHz）內(nèi)實現(xiàn)載波聚合/共享、多模式、多頻帶400MHz瞬時帶寬。當(dāng)用作毫米波中頻收發(fā)器時，Zynq RFSoC DFE可提供1600 MHz的瞬時帶寬。
在靈活性方面，支持用戶繞過或定制硬化的IP模塊，可以利用支持現(xiàn)有和新興GaN Pas的DPD，也可以插入其自有的DPD IP。
5G的多樣化需求和復(fù)雜性
5G與4G相比，不僅是網(wǎng)絡(luò)帶寬方面的升級，在運營管理模式上也有許多新的訴求。因此未來的網(wǎng)絡(luò)不再是單一設(shè)備商甚至單一運營商包打天下，而是一個豐富的生態(tài)圈，因此開放性、靈活性尤為重要。
就5G無線電而言，所需的解決方案不僅要滿足廣泛部署所提出的帶寬、功耗和成本挑戰(zhàn)，還必須適應(yīng)三大關(guān)鍵5G用例：增強型移動寬帶（eMBB）、大規(guī)模機器類通信（mMTC）以及超可靠低時延通信（URLLC）。此外，解決方案必須能夠隨不斷演進的5G標(biāo)準(zhǔn)進行擴展，如OpenRAN（O-RAN）、全新的顛覆性5G商業(yè)模式。
Gilles Garcia談到，5G正在經(jīng)歷第二波的大規(guī)模部署，每個通道需要處理更多，需要有更高的瞬時帶寬，更高的集成度水平，另外還有降低功耗，有更高的容量和更低的成本，這是設(shè)計這一款新的Zynq RFSoC DFE架構(gòu)的初衷。而新的用例仍在不斷涌現(xiàn)，例如虛擬現(xiàn)實、車聯(lián)網(wǎng)等等，這些應(yīng)用都要求低延時、低錯誤率，只有高度集成的類似ASIC、但同時又可編程的平臺，才可以滿足這些需求。
你中有我、我中有你的新業(yè)態(tài)
在Gilles Garcia看來，ASIC的經(jīng)濟性和可行性會隨著5G的不斷部署下降，單一方案無法滿足成本、功耗、效率等多方面需求。在百萬量級的無線電單元部署中，即大型的OEM硬件廠商中，ASIC仍然是合適的選擇。不過，5G一個顯著的趨勢就是碎片化應(yīng)用越來越顯著，對于無線電單元量級在50萬以下的應(yīng)用中，RFSoC DFE更有競爭力。預(yù)計5G在未來十年還會不斷地升級，不排除一些原來采用ASIC戰(zhàn)略的用戶，會轉(zhuǎn)向RFSoC DFE，因為它總體置有成本更低，性能、功能更優(yōu)越，還能加速上市速度。
對于未來即將發(fā)生的改變，Xilinx不是唯一做好準(zhǔn)備的FPGA廠商。
Intel繼收購Altera之后，于2018年收購了芯片公司eASIC，該公司提供一種介于FPGA與ASIC中間的技術(shù)。通過半成品的結(jié)構(gòu)化ASIC，能夠節(jié)省NRE費用和設(shè)計時間，而芯片的性能和功耗又接近標(biāo)準(zhǔn)單元ASIC。此舉被看作是Intel在FPGA和標(biāo)準(zhǔn)ASIC之間的戰(zhàn)略布局。
相應(yīng)的還有eFPGA的形式，例如Achronix，F(xiàn)lex Logix等廠商，通過將一個或多個FPGA以IP的形式嵌入ASIC或SoC等芯片中，實現(xiàn)數(shù)字可重構(gòu)的結(jié)構(gòu)，從而使芯片實現(xiàn)更高的靈活性和可重新配置的特性。
ASIC還是FPGA？未來的競爭邊界被模糊，一方面，各自有其存在的空間和必要性，另一方面，你中有我、我中有你的新架構(gòu)在萌發(fā)。如果一定要說出一個贏家，那就是混合架構(gòu)的SoC。
就在昨晚，AMD和Xilinx聯(lián)合宣布，已就AMD以全股票交易收購Xilinx達(dá)成最終協(xié)議，交易總價值350億美元。更強大的產(chǎn)品組合呼之欲出，結(jié)合CPU、GPU、FPGA、自適應(yīng)SoC以及相關(guān)的軟件工具，對于雙方來說，這是不是都是一步好棋？