现场可编程门阵列 (Field Programmable Gate Array, FPGA)也称为现场可编程器件,是在 PROM ( Programmable Read Only Memory )、PLD ( Programmable Logic Device)、 PLA ( Programmable Logic Array)、 GAL (Gate Array Logic)、CPLD ( Complex Programmable Logic Device)等可编程器件的基础上,发展成的一种半定制化集成电路芯片,它具有硬件可编程的特点。
1985年 Xilinx 公司推出全球第一款 FPGA 产品 XC2064, 使用了 2μm 制造工艺,包含64个逻辑块(合1200个逻辑门)。 2003 年 Xilinx 公司推出了 90nm制造工艺的 Spartan-3 系列产品,随后又推出了 65nm 制造工艺的 Virtex-5 系列产品和 45nm 制造工艺的 virtex-6系列产品。2011年 Xilinx 公司和 Altera 公司相继推出了 28nm制造工艺的 FPGA 产品,这些产品具有高效的逻辑集成功能和更低功耗。2016年 Xilinx公司和 Altera 公司推出了 16nm 制造工艺的 FPGA 产品。
FPGA主要由可编程输入/输出单元(I/O Blocks)、可编程逻辑块(Configurable Logic Block, CLB,简称逻辑单元)、嵌入式 RAM、可编程布线、底层嵌入功能单元和内嵌专用硬核六大部分组成。可编程逻辑块是 FPGA 的基本逻辑单元,它由触发器(Trigger)和查找表 (Look-Up Table, LUT)两部分组成。
FPGA 芯片包含数以百万计的逻辑单元,配置它们实现特定的逻辑功能十分复杂,需要使用专用 EDA 开发工具编译出对应的配置文件或二进制码流。主流的 FPGA 厂商的 EDA 开发工具主要有 Altera(2015 年被Intel 并购)的 Quartus Ⅱ、Xilinx 的ISE 和 Vivado、Lattice 的 ispLEVER、 Atmel (2016 年被 Microchip 并购)的pASSP 和 Actel (2010年被 Microsemi 并购)的Libero。