深入英国 FPGA 版图：来自 DESN 行业调查 2025 的洞见

Source: Dev.to

Survey Context

这些结果突显了英国团队在多个行业中应用 FPGA 的方式、传统验证方法与先进验证方法之间不断变化的平衡，以及在小型、专业化团队中保持和发展工程专业知识的持续需求。

谁参与以及他们使用的产品

图 1 展示了受访者中 FPGA 供应商的分布，AMD/Xilinx 设备显然在采用率上领先，其次是 Altera。较小的供应商如 Lattice、Microchip 和 Efinix 也出现，反映出英国设计师在追求灵活性和供应韧性时，可选择的技术选项日益多样化。常见的 FPGA 系列包括 Kintex‑7、Artix‑7、Stratix‑10 和 Cyclone，展示了高性能与成本效益之间的平衡。这种组合说明了英国在复杂、高价值但资源意识强的设计方面的持续优势，尤其体现在工业、航空航天和科研驱动的应用中。

AMD/Xilinx 仍是主导平台，Altera、Lattice、Microchip 和 Efinix 显示出有意义的次要采用率，凸显了 FPGA 生态系统的成熟与多元化。

项目规模与工程工作量

图 2 显示，中等规模的 FPGA 设计（10 k – 500 k LUT‑FF 对）远为最常见，而只有少数项目超过百万门限。这些发现表明，大多数 FPGA 开发仍然针对小团队和更快的交付周期进行优化。

大多数项目位于 10 k – 500 k LUT‑FF 范围内，证实了中等规模的 FPGA 设计主导了英国的开发活动。很少有受访者报告从事 1 M – 5 M 门设计，而超过 5 M 门的超大规模项目仍不常见。这也凸显了验证工作、资源可扩展性以及工具链管理方面的持续挑战，尤其是在 FPGA‑SoC 集成和系统内调试方面。

应用领域

Figure 3 突出了各应用行业的分布情况，显示航空航天与国防是 FPGA 使用的领先行业，其次是工业和原型设计应用。消费电子、科学仪器以及视频/图像处理同样是活跃的领域，展示了 FPGA 在商业和科研领域的适应性。

​航空航天与国防在 FPGA 使用中占主导，其次是工业、原型设计和科学应用。

​表格化的响应显示每个应用领域的详细百分比份额：航空航天与国防 (57.89 %)、原型设计 (42.11 %)、工业 (31.58 %)、视频与图像处理 (42.11 %)。

这些发现证实，FPGA 在任务关键型和高性能系统中仍然至关重要，在这些系统中，可靠性、灵活性和低延迟是设计的核心优先级。

工具、语言和验证方法

图 4 展示了设计和脚本语言的使用情况。VHDL 仍是英国受访者中使用最广泛的 HDL，其次是 Verilog、SystemVerilog 和 TCL。Python 正日益用于自动化和构建脚本，而 MATLAB 和 Perl 在分析和集成中仅起到次要作用。

在验证策略方面，使用定向测试的仿真仍是最常见的技术（84.21 % 的参与者）。系统内测试和手动 RTL 代码审查也被大量依赖（各占 68.42 %）。功能覆盖率和约束随机仿真正在 gaining traction，但仍低于 50 %。基于断言的验证报告比例为 26.32 %，而形式等价检查则落后于 15.79 %。

图 5 则细分了当前使用的验证方法：

​定向测试仿真占主导地位，系统内测试和手动 RTL 审查被超过三分之二的受访者使用。基于覆盖率、基于断言和形式方法正稳步增长，但仍相对不常见。

原型设计与设计挑战

Figure 6 (a) 显示了英国受访者确定的最持久的障碍。可见性和调试限制是首要挑战，其次是硬件集成和多‑FPGA 分区困难。

​使用最新 FPGA 器件进行硬件设计和构建是最常见的挑战，其次是外部 IP 集成以及硬件可见性和调试问题。对大型设计进行分区以及管理高速的 FPGA 间连接是显著的次要困难。

Figure 6 (b) 提供了相同数据的表格视图。

设计流程与瓶颈

Figure 7 (a) 展示了工程工作在各开发阶段的分布。验证占据了项目总工作量的最大比例，而设计、集成和调试任务也各自贡献了相当比例的工程时间。

受访者报告称，他们在 RTL 验证上投入了最大比例的总工作量（28 %），其次是初始设计规范（24 %），然后是 RTL 编写（15 %）。其余时间分配在时序分析、软件集成以及实验室调试活动上。

Figure 7 (b) 以表格形式呈现相同的信息。

安全与标准合规

在从事航空航天和安全关键系统设计的受访者中，正式框架的采用仍然有限但可衡量。图 8 显示，大约一半在安全关键环境中工作的受访者在某种程度上采用了 DO‑254 合规，最常见的是 Level A——航空电子硬件最严格的认证类别。Level B‑D 的采用则较少。

​英国受访者中有一半报告未遵循任何正式的安全关键标准，而在受监管领域工作的受访者则最常在航空航天项目中使用 DO‑254 Level A。

图 9 表明，只有少数受访者目前在工业和汽车项目中遵循 IEC 61508 或 ISO 26262 流程，这反映出这些标准在航空航天之外的早期采用情况。