近两年的芯片短缺的话题频频被提及，FPGA这个概念也越来越多的出现，比如我们树枝的比特币挖矿使用的矿机中就有它的身影，在安防，工业等领域也有着比较广泛的应用，那么FPGA是什么呢？一起来了解一下FPGA基础知识吧！

一、什么是 FPGA？

FPGA 的全称为 Field-Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列。 FPGA 是在 PAL、 GAL、 CPLD 等可编程器件的基础上进一步发展的产物， 是作为专用集成电路（ ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。 简而言之， FPGA 就是一个可以通过编程来改变内部结构的芯片。

二、FPGA结构

FPGA架构

目前主流的 FPGA 芯片是基于 SRAM 工艺的查找表结构，FPGA 的基本结构包括可编程输入输出单元，可配置逻辑块，数字时钟管理模块，嵌入式块RAM，布线资源，内嵌专用硬核，底层内嵌功能单元。FPGA架构特点如下：

1、无需指令

FPGA 每个逻辑单元的功能在重编程（烧写）时就已经确定，不需要指令。

2、无需仲裁与共享内存

对于保存状态的需求，FPGA 中的寄存器和片上内存（BRAM）是属于各自的控制逻辑的，无需不必要的仲裁和缓存。

对于通信的需求，FPGA 每个逻辑单元与周围逻辑单元的连接在重编程（烧写）时就已经确定，并不需要通过共享内存来通信。

三、FPGA 工作原理

需要通过编程即设计硬件描述语言，经过 EDA 工具编译、综合、布局布线成后转换为可烧录的文件，最终加载到 FPGA 器件中去，改变 FPGA 内部的连线，最终完成所实现的功能。

FPGA 特点

FPGA 相比于单片机、 CPU 等集成电路芯片拥有效率更高、功耗更低的特点，但是易于开发程度远远不如单片机、 CPU； 在数字芯片设计领域， FPGA 虽然相比 ASIC 具有更短的开发周期与开发难度， 但是其存在着成本过高、性能较差并且在资源的利用率上远不及 ASIC 等问题，不能真正的替代 ASIC。

四、FPGA应用场景

1、FPGA与通信

过去几年的时间里，FPGA在网络和电信系统开发中的角色得到了很大的扩展，不再是仅仅用于集成电路板上不同元器件之间的桥接逻辑。基于FPGA的解决方案既提供了专用芯片解决方案所具有的功能、性能和灵活性，同时又降低了开发成本。随着FPGA器件成本不断降低以及密度/性能的不断提高，今天的FPGA已经可以覆盖从最低端的DSLAM和以太网交换机直到最高端的核心路由器和WDM设备。

2、 FPGA与汽车电子

FPGA的出现给汽车产品和汽车电子技术带来了革命性的变化，世界汽车工业的FPGA用量激增，由从前单片FPGA处理器发展成多FPGA处理器，或FPGA阵列的高速处理器。基于FPGA的汽车电子产品能够满足未来的汽车发展的需要，并且，在多种车型并存的时代里，由以FPGA为核心所构建的通用硬件平台，可以通过不同的软件加载的方式来实现这种兼容。伴随着未来汽车电子技术的不断发展，FPGA的速度将会不断提高。

3、FPGA与消费电子

消费电子在FPGA产品的各种应用中销售额的增长率是非常可观的，成本、功耗和体积的优化进一步促进了FPGA技术在消费电子领域的发展，其中平板电视、汽车电子和各类便携式产品尤为引人注目。 针对数字显示、机顶盒以及无线路由器等应用而优化的这些小封装器件满足了业界对更小器件封装尺寸的需求，为对成本极为敏感的消费电子设计提供了更好的支持。

4、FPGA与工业控制

工业市场对于半导体行业来说，一直是个略显平淡但却稳定增长的市场。与消费类产品带给人们的惊险刺激相比，工业市场显得更加可靠，尤其是在当前这样严峻的市场环境下，它让半导体业的人们感到些许温暖。对于FPGA这类特殊的强大的器件来说，工业市场的稳定发展也给它带来了巨大发展契机。

以上就是FPGA是什么的详细介绍，伴随5G网络的建设，更多的领域中也会应用到它，希望能帮助大家更好的理解FPGA这个概念。