中兴通讯卫亚东:FPGA在3G通信领域的应用
发布日期：2010-08-31
来源：中国电子信息产业网
由工业和信息化部指导，西安市科学技术局、西安市集成电路产业发展中心和中国电子报社主办，陕西省半导体行业协会、西安软件园发展中心和西安地区科技交流中心协办的2010年(第二届)中国FPGA产业发展论坛于8月31日在西安市隆重举行。本次论坛的主题是“可编程技术加速中国科技创新”，来自国内外数十家企业、高等院校和科研机构的200余名代表参加了本次论坛。
图为：中兴通讯项目经理 卫亚东演讲。
卫亚东：
大家好，非常荣幸能在这里参加“2010年(第二届)中国FPGA产业发展论坛”。
首先，我们看一下通讯能为我们创造什么样的未来?它创造的是一个信息虚拟社会。在目前的产业发展阶段，通讯网络的总体发展趋势，它是一个融合、宽带、无所不在人与物的共享。从这个图上可以看出，通过中间的核心网络无缝接入，终端网络，建立一个端到端、人与人、物与物、人与物的共享网络。在这个网络上我们会实现什么样的未来的应用呢?我们理解的是未来的数字虚拟世界，在这个世界上通过信息网络这个虚拟的载体，我们可以实现人与人，物与物，以及人与物的共享。我们要不断提升数字模拟真实程度，让大家感觉到能够进入一个非常有真实度的一个虚拟世界。现在的“新唯心主义”——人类全部的价值在于精神体验和感知，实体活动仅仅是促进这种体验和感知，只要人体感受的真实度足够高，多数人将放弃实体活动。
我们再看一下，通讯将创造什么样的未来呢?主要是融合了高保真语音、三维图像、以及旅游、购物、医疗各方面的应用。目前交流我们用的是即时通讯、会议电视产品前景广阔。包括一些旅游，现在都是我们要到各地去做一些旅行，随时可以跟国外的朋友达到人与物的交流，一个真实的数字世界，包括购物、医疗，我们都会有一个交流。为了提升交互的真实度，Dos通过文字指令交互，后来发展Windos通过图像、按纽操作，目前还有Apple：Mac像它的手机产品，通过捕捉手的动作操作，以后未来的发展，像神经原的应用也会给大家带来一些真实的感受。phone、ipad绝不仅仅是一个传统的产品，他们代表技术进步的方向，通过真实的动作采集，使得人与信息载体的交互更真实。虽然还非常稚嫩，正如Windows3.1刚刚推出时的状态一样。通过传感模拟当前的水平，目前应用的话，可能跟技术成熟度和业务两方面，目前技术在文字、语音、图像、动作、神经，就是我们感知的真实度。然后业务方面，包括媒体、娱乐、交流、购物、医疗各方面的应用。这些方面像一些视频、语音，还有QQ聊天、网络上的在线联系、还有一些新的应用正在启动。
通过上面的了解，我们去分析一下到底在未来需要什么样的产品、什么样的技术才能适应这样的未来。我们认为通信技术的核心形态主要有两种，一个是光纤高速路铺到每个家庭，弥补全球的各个角落，让终端可以就近上到“高速路”。另外一个无线接入，遵循近距离接入优先原则。在核心形态下面，高性能通讯网络，核心技术指标包括时延、可靠性、安全性、带宽，新业务有更高的指标需求。从指标上可以看出，语音业务的话，现在已经是一个低附加值的区域了，目前在开导一些新的应用使指标需求可以提升，需要标准的设备和服务，也需要应用商和设备商演变的基础。从这个图上看，硬件技术，软件技术，包括“云”技术。应用商搭建一个应用平台，投入这个应用平台，一些业务实体，包括腾讯、淘宝在这个应用平台上形成通讯产业。作为设备制造商和应用商，目前提到一些无线移动的解决方案和有线的解决方案。目前不管是系统还是终端的方案，包括一些AP、CP，包括一些模拟射频的应用，通过天线进行无线的系统和终端之间的接入。目前每个部分都会有FPGA的应用，包括基带部分，以及一些外设的使用。有线的话，是通过光纤和EOC接入系统。从这些方面我们抽象出一个产品的架构，包括人机交互架构、综合控制、信息处理、信息接口，目前应用的话，主要是FPGA、CPU等等一些范畴。
下面讲一下FPGA通讯应用和需求。FPGA应用的优缺点简析：从成本、功耗、开发周期三方面对FPGA优缺点的一个分析，FPGA和ASIC相比主要是开发优势，FPGA和CPU和DSP相比，流量和处理带宽会比较高。基于这个图表，我们可以推出一个FPGA快速推出市场，数据处理带宽较高的场合。从协议标准的演进趋势对FPGA应用的影响，标准演进的前期，然后有多种标准同时演进的时候，FPGA使用的时间会长一些。从这个图里面可以看出，标准演进和技术发展使单一标准生命周期缩短，所以目前我们FPGA的话，在前期能成为通信设备的一个必然的选择。因为目前我们国内的话，可能像LTE或者后3G的开发，因为没有可用的芯片。目前FPGA在通信厂商应用的占比，应用占比大概占30%，成本占到1/3，所以FPGA的成本相对来说比通信器件会高一些。FPGA的用量是在2%左右，但是成本的话是占到30%、接近31%。
下面是FPGA在投影设备中应用的一个例子。以移动通信产品为例，是以基站、CDMA、WCDMA等等，目前我们也在考虑通用个一个架构。在核心网的部分、基站部分等等，目前它的使用都非常广泛。目前通讯厂商做的FPGA的一些应用领域，从业务接入层、交换层、传输层、公用层都在大批量使用FPGA。通信市场对FPGA一个新的需求，在节能降耗、绿色环保方面可能会有很大的提升，包括一些容量的提升，但是成本可能后续会成为一个影响比较大的因素了。因为FPGA的用量是接近于20%，但是成本是33%，所以我们要看一下它到一个什么样的程度。
应对市场发展的通信应用FPGA分析，成本在FPGA的应用和选择中占有较大的比重，随着国家节能降耗要求，对低功耗的要求也日益明显，高速接口是目前FPGA应用较多的功能，也是FPGA的一个竞争优势，随着对成本和功耗的追求增加，对高容量的需求逐渐减弱。
FPGA在通信产品应用面临的机遇。通信市场规模不断扩大，投资增加较快，通信协议变化频繁，多种通信制式共存，用户个性化定制的需求，产品要求多样化，软件无线电，通用硬件设备、软件和逻辑升级。FPGA在通信产品应用面临的挑战，通信设备体积小型化趋势，单板的器件越来越少，SOC需求增加，多核DSP/CPU的应用，尤其是多核DSP内嵌硬件加速器，使得FPGA在通信核心功能的应用市场缩小，FPGA竞争优势在被削弱。SOC的需求推动内嵌CPU/DSP核的ASIC开发，同样使得FPGA在通信核心功能的应用市场缩小。eASIC针对FPGA应用提升快速的降成本产品，对FPGA也是一种冲击。