老石按：

　　關于5G設備的芯片選擇，很多人陷入了ASIC和FPGA二選一的誤區。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系；另一方面，FPGA的形態也在不斷演進。所謂的異構集成，在5G應用里也不例外。

　　ASIC與FPGA的嘴仗打了十幾年

　　在5G第二波商用浪潮來臨之時

　　頗有戰況升級的意味

　　一種聲音是：5G應用的復雜性和標準的不斷演進，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發展初期，技術不成熟、基站總體數量并不多，FPGA現場可編程的優勢很明顯。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計，并且初期成本高、開發周期長。根據公開數據，Xillinx認為傳統的ASIC設計周期平均是14個月，通信設備若過分依賴使用ASIC，會讓設備商的終端產品晚上市6個月，在5年內將少33%的利潤，等于損失14%的市場份額。而FPGA可以幫助設備商快速發展原型機，快速交付，開發時間可以平均降低55%。

　　2019年末開始，局勢有了些微妙變化。

　　隨著5G基站數量進入爆發階段，ASIC方案的規模經濟效應就顯露出來了。

　　業界紛紛預測，從2020年第一季度開始，基站基帶側會出現ASIC取代FPGA的現象。去年底還有一個標志性事件，諾基亞宣布使用SoC來替代FPGA開發5G芯片組。官方解釋是，之前認為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開發芯片推高了5G網絡設備的單價，并且耗電量也比使用SoC的設備要高，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，僅從節點的進步來提升處理的效率已經越來越困難。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標準仍在持續演進中，兩年以上的開發周期仍是ASIC一大硬傷，畢竟誰也無法精準預判未來。而最為不同的一點是，5G帶來了多樣性的需求，這對于以規模經濟取勝的ASIC，在某些碎片又量小的應用面前，就被縛住了手腳。

　　5G第二波商用浪潮來臨之際，ASIC經濟學并不可行，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。今日發布的Zynq RFSoC DFE，將硬化的數字前端（DFE）模塊與靈活應變的可編程邏輯相結合，這也是Xilinx史上首次推出這樣一款硬化專用IP多于自適應邏輯的無線電平臺。

　　根據Xilinx有線與無線事業部高級總監Gilles Garcia的解讀，這一創新旨在滿足不斷演進的 5G NR 無線應用標準，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SoC的靈活性、可擴展性及上市時間優勢之間，找到了技術平衡。

　　從器件架構來看，主要包括處理器子系統（四核Arm Cortex-A53、雙核Arm Cortex-R5F）、少量的可編程邏輯單元、RF和數字前端子系統。可以看到，在RF和數字前端子系統硬化的ASIC IP中，包括了一個完整的DFE模塊鏈。

　　事實上，Xilinx已經推出過三代Zynq RFSoC產品，在前幾代產品中，這些DFE IP以軟IP的形式存在于可編程邏輯單元中。而實現硬化之后，與上一代產品相比，Zynq RFSoC DFE將單位功耗性能提升高達兩倍，并且能夠從小蜂窩擴展至大規模MIMO（mMIMO）宏蜂窩。

　　通過在集成度和靈活性方面的權衡設計，該解決方案能夠在所有FR1頻帶和新興頻帶（最高7.125GHz）內實現載波聚合/共享、多模式、多頻帶400MHz瞬時帶寬。當用作毫米波中頻收發器時，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的多樣化需求和復雜性

　　5G與4G相比，不僅是網絡帶寬方面的升級，在運營管理模式上也有許多新的訴求。因此未來的網絡不再是單一設備商甚至單一運營商包打天下，而是一個豐富的生態圈，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，還必須適應三大關鍵5G用例：增強型移動寬帶（eMBB）、大規模機器類通信（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標準進行擴展，如OpenRAN（O-RAN）、全新的顛覆性5G商業模式。

　　Gilles Garcia談到，5G正在經歷第二波的大規模部署，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，這是設計這一款新的Zynq RFSoC DFE架構的初衷。而新的用例仍在不斷涌現，例如虛擬現實、車聯網等等，這些應用都要求低延時、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、我中有你的新業態

　　在Gilles Garcia看來，ASIC的經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用越來越顯著，對于無線電單元量級在50萬以下的應用中，RFSoC DFE更有競爭力。預計5G在未來十年還會不斷地升級，不排除一些原來采用ASIC戰略的用戶，會轉向RFSoC DFE，因為它總體置有成本更低，性能、功能更優越，還能加速上市速度。

　　對于未來即將發生的改變，Xilinx不是唯一做好準備的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。通過半成品的結構化ASIC，能夠節省NRE費用和設計時間，而芯片的性能和功耗又接近標準單元ASIC。此舉被看作是Intel在FPGA和標準ASIC之間的戰略布局。

　　相應的還有eFPGA的形式，例如Achronix，Flex 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，實現數字可重構的結構，從而使芯片實現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、我中有你的新架構在萌發。如果一定要說出一個贏家，那就是混合架構的SoC。

　　就在昨晚，AMD和Xilinx聯合宣布，已就AMD以全股票交易收購Xilinx達成最終協議，交易總價值350億美元。更強大的產品組合呼之欲出，結合CPU、GPU、FPGA、自適應SoC以及相關的軟件工具，對于雙方來說，這是不是都是一步好棋？