ASIC与FPGA战事升级谁是5G第二波最佳选择 ASIC与FPGA的嘴仗打了十几年在

ASIC与FPGA的嘴仗打了十几年
在5G第二波商用浪潮来临之时
颇有战况升级的意味
一种声音是：5G应用的复杂性和标准的不断演进，将使FPGA力压ASIC用量；另一种声音则是：在成本和功耗压力之下， 5G基站所采用的FPGA平台需要向ASIC过渡。
5G第二波，谁是绝佳选择？
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图源 | designengineernews.com
在5G发展初期，技术不成熟、基站总体数量并不多， FPGA现场可编程的优势很明显。不同于FPGA的灵活性，定制化的ASIC一旦制造完成将不能更改设计，并且初期成本高、开发周期长。根据公开数据， Xillinx认为传统的ASIC设计周期平均是14个月，通信设备若过分依赖使用ASIC ，会让设备商的终端产品晚上市6个月，在5年内将少33%的利润，等于损失14%的市场份额。而FPGA可以帮助设备商快速发展原型机，快速交付，开发时间可以平均降低55% 。
2019年末开始，局势有了些微妙变化。
随着5G基站数量进入爆发阶段， ASIC方案的规模经济效应就显露出来了。
业界纷纷预测，从2020年第一季度开始，基站基带侧会出现ASIC取代FPGA的现象。去年底还有一个标志性事件，诺基亚宣布使用SoC来替代FPGA开发5G芯片组。官方解释是，之前认为FPGA具备可编程能力，更能满足运营商的使用需求。但是由于使用FPGA开发芯片推高了5G网络设备的单价，并且耗电量也比使用SoC的设备要高，所以决定取消这一计划。
种种迹象，对FPGA都不妙。但是ASIC就是绝佳选择吗？
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摩尔定律到了举步维艰的地步，仅从节点的进步来提升处理的效率已经越来越困难。而测算4G与5G时代的ASIC NRE成本，却是几乎3倍的增加。另外， 5G标准仍在持续演进中，两年以上的开发周期仍是ASIC一大硬伤，毕竟谁也无法精准预判未来。而最为不同的一点是， 5G带来了多样性的需求，这对于以规模经济取胜的ASIC ，在某些碎片又量小的应用面前，就被缚住了手脚。
【ASIC与FPGA战事升级谁是5G第二波最佳选择】5G第二波商用浪潮来临之际， ASIC经济学并不可行，纯FPGA方案在成本与功耗方面又有掣肘。还有第三条路吗？
FPGA的权衡之道
在第三条道路的探索上， Xilinx进行了一次不同以往的尝试。今日发布的Zynq RFSoC DFE ，将硬化的数字前端（DFE）模块与灵活应变的可编程逻辑相结合，这也是Xilinx史上首次推出这样一款硬化专用IP多于自适应逻辑的无线电平台。
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根据Xilinx有线与无线事业部高级总监Gilles Garcia的解读，这一创新旨在满足不断演进的 5G NR 无线应用标准，为了涵盖低、中、高频段频谱的广泛用例， Zynq RFSoC DFE在采用硬化模块的ASIC的成本效益与可编程、自适应SoC的灵活性、可扩展性及上市时间优势之间，找到了技术平衡。
从器件架构来看，主要包括处理器子系统（四核Arm Cortex-A53、双核Arm Cortex-R5F）、少量的可编程逻辑单元、RF和数字前端子系统。可以看到，在RF和数字前端子系统硬化的ASIC IP中，包括了一个完整的DFE模块链。
事实上， Xilinx已经推出过三代Zynq RFSoC产品，在前几代产品中，这些DFE IP以软IP的形式存在于可编程逻辑单元中。而实现硬化之后，与上一代产品相比， Zynq RFSoC DFE将单位功耗性能提升高达两倍，并且能够从小蜂窝扩展至大规模MIMO（mMIMO）宏蜂窝。
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通过在集成度和灵活性方面的权衡设计，该解决方案能够在所有FR1频带和新兴频带（最高7.125GHz）内实现载波聚合/共享、多模式、多频带400MHz瞬时带宽。当用作毫米波中频收发器时， Zynq RFSoC DFE可提供1600 MHz的瞬时带宽。
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在灵活性方面，支持用户绕过或定制硬化的IP模块，可以利用支持现有和新兴GaN Pas的DPD ，也可以插入其自有的DPD IP 。
5G的多样化需求和复杂性
5G与4G相比，不仅是网络带宽方面的升级，在运营管理模式上也有许多新的诉求。因此未来的网络不再是单一设备商甚至单一运营商包打天下，而是一个丰富的生态圈，因此开放性、灵活性尤为重要。

ASIC与FPGA战事升级 谁是5G第二波最佳选择

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