深入英国 FPGA 版图：来自 DESN 行业调查 2025 的洞察

Source: Dev.to

调查背景

结果突显了英国团队在多个行业中如何应用 FPGA、传统与先进验证方法之间的平衡演变，以及在小型、专门化团队中保持和发展工程专业知识的持续需求。

参与者及其使用情况

图 1 展示了受访者中 FPGA 供应商的分布，AMD/Xilinx 设备显然是采用率最高的，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寻求灵活性和供应弹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率之间的平衡。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，凸显了一个日趋成熟且多元化的 FPGA 生态系统。

项目规模与工程投入

图 2 显示，中等规模的 FPGA 设计（10 k – 500 k LUT‑FF 对）是最为普遍的，只有少数项目超过百万门限。此发现表明大多数 FPGA 开发仍针对较小团队和更快交付周期进行优化。

大多数项目落在 10 k – 500 k LUT‑FF 范围内，确认中等规模的 FPGA 设计主导了英国的开发活动。很少有受访者报告在 1 M – 5 M 门设计上工作，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 FPGA‑SoC 集成和系统内调试。

应用领域

图 3 突出显示了应用部门的分布，航空航天与国防是 FPGA 使用的领先部门，其次是工业和原型制作应用。消费电子、科学仪器以及视频/图像处理也代表了活跃的领域，展示了 FPGA 在商业和科研两大领域的适应性。

航空航天与国防在 FPGA 使用中占主导，其次是工业、原型制作和科学应用。

表格化的响应显示每个应用领域的详细百分比份额：Aerospace & Defence（57.89 %），Prototyping（42.11 %），Industrial（31.58 %），Video & Image Processing（42.11 %）。

这些发现确认，FPGA 在任务关键和性能密集的系统中仍然至关重要，因为可靠性、灵活性和低延迟是核心设计优先级。

工具、语言与验证方法

图 4 展示了设计和脚本语言的使用情况。VHDL 仍是英国受访者中最广泛使用的 HDL，其次是 Verilog、SystemVerilog 和 TCL。Python 在自动化和构建脚本方面的使用日益增长，而 MATLAB 和 Perl 在分析和集成中仅占少量角色。

在验证策略方面，使用有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 %）。功能覆盖和约束随机仿真正在获得关注，但仍低于 50 %。基于断言的验证报告比例为 26.32 %，形式等价检查则落后于 15.79 %。

图 5 对当前使用的验证方法进行了细分：

有向测试仿真占主导，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、基于断言以及形式方法正稳步增长，但仍相对少见。

原型制作与设计挑战

图 6 (a) 显示了英国受访者认定的最持久障碍。可视性和调试限制是首要挑战，紧随其后的是硬件集成和多 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 集成以及硬件可视性和调试问题。大规模设计的分区和高速 FPGA‑间连接的管理是显著的次要困难。

图 6 (b) 以表格形式呈现相同数据。

设计流程与瓶颈

图 7 (a) 阐述了各开发阶段的工程投入分布。验证在总体项目投入中占主导，而设计、集成和调试任务各自也占据了显著的工程时间。

受访者报告在 RTL 验证上投入最大比例（28 %），其次是初始设计规格（24 %），再是 RTL 编写（15 %）。其余时间分配在时序分析、软件集成和实验室调试活动上。

图 7 (b) 以表格形式展示相同信息。

安全性与标准合规

在从事航空航天和安全关键系统设计的受访者中，正式框架的采用仍有限但可测量。图 8 显示，大约一半在安全关键环境工作的受访者在某种程度上遵循 DO‑254 标准，最常见的是 Level A——航空电子硬件最严格的认证等级。Level B‑D 的采用率较低。

一半的英国受访者未遵循正式的安全关键标准，而在受监管领域工作的受访者最常采用 DO‑254 Level A 用于航空航天项目。

图 9 表明，目前仅有少数受访者在工业和汽车项目中遵循 IEC 61508 或 ISO 26262 流程，反映出这些标准在航空航天之外的早期采纳阶段。