FPGA在空间领域应用的权衡之道

新官上任，干货较多。

去年10月30日，紫光国微在投资者关系活动中表示，对FPGA产品的国产化率以及未来价格压力趋势的答复是，除了个别品类外，FPGA领域已基本完成国产化替代。

价格竞争激烈，现有存量市场需求不足，导致产品价格成为重要竞争手段等。

价格是市场新进入者的唯一机会，FPGA行业自然也不例外。

当下火热的“智算概念”，如果说GPU在数据中心堆算力的方式有多风光，那么在追求性能之外，必须权衡SWaP-C综合指标的端侧，FPGA就有多擅长。

已成为空间产品的关键使能技术，独特价值无可替代。

过去三十多年，FPGA在航天领域的应用发展，大致经历了三个关键节点：

1993年-2004年，大胆设想，小心求证；

2008年-2018年，空间高性能计算平台；

进入到现在的异构计算，板卡级人工智能时代。

Swift作为FPGA空间大拿级系统设计师，可靠性研究及实践方面的资深专家，曾先后任职于NASA推进器实验室(JPL)电子工程部门，是辐照效应工作组的主要成员。全程见证并亲身参与以上过程，是推动高性能FPGA(SRAM型FPGA)在空间应用的先行者、行动派旗手之一。

2007年加入赛灵思，2013年创立Swift工程公司(Swift Engineering and Radiation Servers)，主要负责辐照测试联盟大型专用设备(XRTC)的运维，包括故障注入测试以及物理试验工作等具体事项。

回顾此篇“旧”文，具有管中窥豹的现实意义，为新进者提供了可供量化的历史坐标。

早在“勇气号”和“机遇号”成功登陆之际，两大火星车项目作为SRAM FPGA进入航天领域并打响名声的开山之作，远超设计预期。

本以为是巅峰，哪知才是序曲。

从当时项目甲方(NASA JPL)视角，如何看待FPGA在的空间应用前景。

在以稳健到近乎保守的空间应用市场，占据独特地位，并成为现代先进飞行器的关键使能技术(A key “enabling technology”)。

FPGA首次在空间领域应用，可溯源到1993年。航天工程人员最早关注的是Actel公司的高可靠器件，到1997年的火星探测器时，已成为探路者号(PathFinder)的主要组成单元。

从金属氧化物-氮化物-氧化物层(ONO) 反熔丝工艺，发展为一次性可编程(OTP)芯片；

而赛灵思SRAM FPGA，则是可以不受限的多次编程。

两家公司的芯片，都是成熟产线的产品，这能带来长期稳定的供货能力，以及随之伴生的“低”成本，是非常重要的选择考量因素。

1998年的Virtex旗舰芯片，在完成一系列严格测试后，已经展现出SRAM 型FPGA在空间场景的巨大应用潜力，特别适合更广泛的数据处理。

比如用于传感器数据采集，相机控制等等。

(Xilinx SRAM-based FPGAs)… “do appear suited to a broad range of other (non-critical) applications, such as sensor and camera controllers.”

尽管这些处理通常被认为是“非任务关键”，但只有更高的计算性能，才能大幅提升在轨处理能力。