預測：開源FPGAEDA工具將統治世界嗎？這里列出了兩種不同的觀點供大家參考，對于這個問題，相信每個人都會有自己的看法。觀點一：開源FPGA EDA工具必將統治世界 IceStorm以及SymbiFlow(IS/SF)將會給數字電路設計帶來革命性的變化，就像GCC革了系統軟件的命一樣。由此帶來的結果是 1．FPGA的應用將會爆炸性增長 2．開源EDA工具將最終取代廠商專有的EDA工具。

開源編譯器項目GCC

還記得1980年代末期，GNU的情況一個完全由極客支撐的項目，沒有任何商業成分。所有的工作站供應商都知道GNU不成熟，均在投資為付費客戶開發自己的編譯器（例如SunCompiler,HPCompiler,DECCompiler,IBMCompiler…）。雖然GCC（GNUCompilerCollection，GNU編譯器套件）只是一個純靠興趣支撐的項目(hobbystuff)，支持的平臺和集成度也并不完善，但那無傷大雅，因為每個用戶(Everyone)都可以是項目的貢獻者,足夠多的用戶一邊使用，一邊對其進行改進，并將其傳遍了世界各地，最終，直接使用GCC編譯器的Linux出現了。以上就是GCC的發展史。

SymbiFlow-the GCC of FPGAs項目介紹

對于FPGA來說，開源FPGAEDA工具和GCC的情況類似，雖然目前還停留在興趣項目層面，但其進化速度相當之快。畢竟，它們是開源的，并且非常易懂，開發者很容易在使用過程中變成貢獻者,從而協助對其進行建議和改進。綜合、布局、布線等問題本身具備的復雜程度，恰又像黑夜里的一盞盞燈火，吸引著無數聰明的學者像飛蛾一樣聚集上前來展開研究。更加值得鼓舞的是，開源FPGA EDA項目IceStorm(SymbiFlow)已經比商業EDA工具的運行速度高了一個數量級（有機會我們將開專題介紹），因為我從未在商業EDA工具上在15秒內將設計實現在FPGA上過（誠然，這只是一個很小的設計，和那些在UltraScale器件上所進行的復雜設計無法相比）。目前，該項目已經雄心勃勃地向著Xilinx7系列進發了。

各領域開源工具/標準一覽

觀點二：開源FPGA EDA工具無法統治世界

很早以前，開源FPGAEDA工具將推翻現有商業FPGAEDA工具“王權”的說法就已在業界廣為流傳。這些說法有一個共同的特點：將FPGAEDA軟件和普通軟件進行了類比，并提到IceStorm項目（針對Lattice的iCE系列產品的逆向工程，Storm有“攻占”之意，意味深長）和CliffordWolf(開源FPGAEDA教父，宏大的開源FPGAEDA項目SymbiFlow的發起者之一)。

該觀點的判斷：開源FPGAEDA將在很長的一段時間里，無法挑戰現有的FPGAEDA世界秩序。除非以下兩種情況的任何一種情況發生：

1.Intel或者Xilinx直接支持某一開源FPGAEDA項目。

2.所有主流的Intel/XilinxFPGA器件被某一開源FPGAEDA項目通過逆向工程全部分析清楚。

下面就上述兩種情況簡單聊一下：

1.來自主流FPGA廠商的官方支持

如果你對大型開源工程(比如LLVM或者Linux)比較熟悉，你會發現其主要的開發者基本都是Intel、Apple、Google等公司所雇傭的全職人員（他們很專業，而且可以全身心投入），而不是一撮對技術極度狂熱的，靠愛好和情懷聚集在一起的兼職人員。

那么Google或者Apple做這些開源項目的初衷是什么呢？這些項目和公司的主營業務無關，Apple想做開源編譯器，但是做編譯器并不能提高iPhone的銷售收入。

但在FPGAEDA領域，情況并非如此。Intel和Xilinx很早就意識到，做出一款FPGA芯片并不難，難的是開發一款優秀的FPGAEDA工具，從而形成FPGA整體解決方案。FPGA產業的歷史中，已經有無數的FPGA創業公司因為沒有意識到這一點，而被無情的掃進了歷史的垃圾堆，盡管這些公司有著十分先進的芯片設計理念。看看Tabula吧，并不是這個公司的硬件不行，而是你根本沒法用他們的軟件進行編程啊。因此EDA工具是一個公司進入FPGA領域的最大障礙之一，并且扮演了市場競爭的關鍵角色(differentiator),因為用戶一旦選用了一家EDA，便會對這個生態產生依賴（移植涉及工作量以及不確定性）。普通編譯器和軟件工具的關系則并非如此。

請注意Intel是怎樣的確保留了非開源的編譯器-icc和ifort的-這些工具經過了無數的優化，因為他們是Intel商業邏輯中關鍵的一環。而開源FPGAEDA工具并非Intel和Xilinx的長期商業利益所在。

2.逆向工程

按照上面的邏輯，既然開源EDA工具無法得到Intel和Xilinx的支持，那么就剩下逆向工程一條路可走了。我知道CliffordWolf教授在這方面作出了大量艱苦且聰明的工作，而且取得了一定程度上的成功，比如完全逆向了Lattice的iCE40器件。并不是我不尊重教授所做出的貢獻，但iCE40并不是什么復雜器件，iCE40和Stratix10之間的復雜度區別可能和Cessna172和Boeing787之間的差距差不多…

iCE40和Stratix10的復雜度差距可能和設計這兩架飛機差不多 即使我們忽略復雜度的差別，仍然有2個基本無法克服的重要問題： 1）配置。一款現代FPGA,比如Stratix10的配置位并不僅僅是一系列簡單的shift-registerCRAM，碼流bitstream也不僅僅是一系列的LUT掩碼和布線通路MUX配置碼組成，而是一系列針對安全器件管理器(SecureDeviceManager)的命令流(CommandStream)，這只是冰山一角。在不知道其內部任何細節的情況下去逆向仿制，無異于在沒有任何操作說明的情況下，蒙上眼睛去組裝一架現代飛機。在這個過程中，還不能出一點差錯，因為一旦出現問題，你連為啥都不知道。

2）時序。任何聰明的布局布線算法在沒有精確的時序模型(TimingModel)支持下，都不值一提。而時序模型是由物理實現(對FPGA公司來說，這是高度機密super-secret)以及工藝數據(超高度機密ultra-super-secret)決定的。對于以上內容，是完全無法通過逆向工程推出的。即使你通過足夠保守的Fmax來從理論上解決建立時間的問題，也無法通過同樣的方法解決保持時間以及其他時序約束問題。最好的情況是你的器件根本無法工作，最壞的情況則是無法診斷的功能錯誤間歇性出現（保持時間不滿足導致偶然性亞穩態）。當工藝節點越來越小時，保持時間的變化趨勢看上去會越來越差。

綜上，開源EDA并不是行業的未來，我相信現有的開源EDA會持續改進，但其存在無法逾越的障礙，沒有FPGA廠商的支持，開源EDA將永遠無法追上現代FPGA發展的腳步。

總結

就筆者的看法，以上兩種觀點雖然看似大相徑庭，但有一個共同觀點，那就是開源FPGA EDA工具要走的路，還有很長，網上的討論也精彩紛呈，但就像一家甜品店的不同風味的點心，如果點心的配方都一樣了，對客戶來說是最好的事么（客觀來說，確實提高了甜品店的產出效率）？各位又對此有怎樣的看法呢？

審核編輯 ：李倩