文章来源：FPGA技术实战
多年来，FPGA和ASIC供应商之间一直存在着一场拉锯战解决方案。新的FPGA上引入了一些特性，随着人们对这些特性的了解，这些特性通常被强化到ASIC上，以实现更低的成本、更低的功耗和更大的容量。在新一代产品的早期，这种持续不断的反复工作通常有利于FPGA供应商，然后转向有利于ASIC供应商的长期稳定生产。
2019年，赛灵思的新产品开始改变这种状态。Xilinx为Zynq系列推出了一款具有“射频片上系统”（RFSoC）功能的升级版，它集成了ARM内核以实现某些处理器功能（降低成本和功耗），支持波束形成的可编程逻辑，并将ADC和DAC功能集成到RFSoC中。功率节省和体积缩小是非常引人注目的，特别是对于大规模MIMO（mMIMO）无线电。
2. 体系结构趋势：DFE与ADC/DAC的集成
数据转换功能的集成为5G基站中的远程无线单元（RRU）提供了巨大的节能效果。对于每个JESD204通道，节省的成本大约为1W，或者对于来自天线阵列的每个数据流来说，节省的成本是不同的。在64T大容量MIMO的情况下，在250W的总散热预算中，可以节省超过60W的功耗。虽然ASIC设计可以为集成的功能提供更低的功耗，但总体解决方案的节省不太明显。
这就是数学开始变得模糊的地方。重要的指标是总散热量，而不一定是从一个优化的截面获得的效益。由于RRU中的恒压热管理，延迟了向传统ASIC的质量转换。即使是第1层网络设备供应商提供的整体解决方案，数字前端（DFE）和数据转换仍有不同的分区。目前还没有一种单一的实现方法。
注：1）图中显示了单个收发器链路100 MHz带宽的功耗估计。
在Xilinx应用示例中，需要解决的一个关键问题是JESD204接口的功耗，这是通过数据转换器与数字前端的集成来实现的，从而大大减少了JESD204B的处理。Xilinx将数字前端（DUC、DDC、DPD）与ADC和DAC集成，以消除功耗方面的开销。
处理器和数据转换器集成的另一个问题与流程节点开发的节奏有关。CMOS上的处理器逻辑稳定地向下移动到下一个工艺节点（新的ASIC将移动到7nm、5nm或更少），而数据转换器通常在领先的工艺节点上开发两到三代。（约18 nm）。
•频道带宽：带宽正在扩展。最初的5G系统通常使用100MHz，这与单个运营商能够访问的频率相对应。然而，趋势是提供支持200MHz或更高的硬件，以减少产品版本和简化制造（这对网络OEM和组件供应商都是一个好处）。通常，3.4-3.6GHz和3.6-3.8GHz产品可以满足大多数客户的要求。然而，即将在美国举行的C波段拍卖会将为5G使用分配高达280MHz的带宽，这将进一步提高RRU的性能要求。
4. FPGA、ASIC和RFSOC
在前面关于技术趋势的部分中，我们已经讨论了RFSoC集成的主要推动力包括：降低功耗、成本和板上尺寸。
此外，基于5G引入的新使用案例，RAN需要更大的灵活性。从2019年开始，5G网络的首次推出主要集中在移动用户，即智能手机中。这被称为eMBB（增强型移动宽带）应用程序。在谈到整个5G网络时，与4G的一大区别是增加了两个新应用：IoT和URLLC（超可靠低延迟连接）。从长远来看，这些新的应用程序有望在B2B领域带来可观的收入…但这还没有发生。它将依赖于目前正在部署的5G基础设施，并可能在此基础上进行扩展。RRU必须满足需要部署在建筑物中或作为租用的专用网络，通过C-RAN架构连接到主网络。这些不同用例的数据需求还不完全清楚，但很有可能与当前eMBB系统的方法（和设计）有所不同。数据管理的灵活性将允许这些新应用程序的顺利支持和引入。
不难看出5G网络带来的额外复杂性。每一代电信都通过更好的语音质量或更多的数据来改善用户体验，5G已经在做这件事了。然而，我们今天看到的正在部署的5G网络实际上是将被添加和扩展的基础设施。这看起来像是宏基站、室内RRU、中继器和小型小区。它都是5G，但每个都有不同的要求。支持这种多样性所需的处理器必须基于每个需求灵活，并且能够灵活地适应仍在发展的用例，在系统部署之前，我们将无法真正理解这些用例。
注：以上内容翻译自《FPGA vs ASIC: 5G changes the equation》
