FPGA(Field-Programmable Gate Array)是現場可編程門陣列,通過硬件描述語言設計電路,可實現并行計算,廣泛應用于通信、人工智能、工業控制等領域。FPGA工程師的工作包括RTL設計、仿真驗證、時序分析等。盡管并非所有公司都有大規模FPGA項目,但隨著FPGA在高性能計算中扮演越來越重要的角色,對FPGA人才需求增加,該崗位具有廣闊前景和豐厚薪資。
一直以來,FPGA都是數字硬件設計行業中相對神秘的一個崗位。 你說他重要吧,并不是所有公司都有大規模FPGA項目,你說他不重要吧,但凡產品對性能和靈活性有極致要求,就必須用到FPGA。
一、什么是FPGA?
FPGA(Field-Programmable Gate Array),中文名叫現場可編程門陣列。簡單來說,就是通過硬件描述語言(如Verilog或VHDL)在芯片內部實現定制化的數字電路,能夠充分利用硬件的并行性來解決復雜的高速計算問題。FPGA的核心是可編程邏輯單元(CLB)和可編程互聯線路,這使得工程師可以在芯片出廠后,根據需求對其進行反復編程和配置,賦予其不同的功能。雖然FPGA在很多場景下是作為ASIC的過渡或原型驗證平臺,但它在通信、人工智能、工業控制等領域,已經成為了不可替代的核心技術。
二、FPGA工程師日常的工作內容是怎樣的呢?
一般來說,接到項目之后,各崗位工程師要一起開會,確定設計需求和架構,包括模塊劃分、接口定義、時序約束等。然后就要進行RTL(Register-Transfer Level)設計,也就是用硬件描述語言把電路功能描述出來。接下來會是仿真驗證環節,用針對性的Testbench對RTL代碼的功能正確性進行驗證,確保設計沒有邏輯錯誤。
接下來就是綜合(Synthesis)和實現(Implementation)環節。綜合是將RTL代碼轉換為網表,實現則是將網表映射到FPGA芯片的內部資源上,并進行布局布線。與此同時,還要進行時序分析(Static Timing Analysis, STA),確保設計在目標時鐘頻率下沒有時序違例。這個環節可能會根據工具的報告進行多次代碼和約束調整。
當最終的bitstream文件生成后,還要進行板級調試。這需要與硬件工程師緊密合作,將設計下載到FPGA開發板上,驗證其在真實硬件環境下的功能和性能。我們可以很肯定地說,FPGA工程師是設計環節中的一個多面手。到這里,一個FPGA工程師在項目中的工作才算結束,然后就是風風火火地趕赴下一個項目。
三、崗位前景
大多數人對FPGA崗位的認識存在一個誤區:只有大公司才會設置FPGA崗位。其實不然,FPGA的應用范圍非常廣泛,比如初創的工業控制公司,可能就有FPGA職位。FPGA人才的稀缺,往往不是缺崗位,而是缺人才,比起純粹的軟件開發,一個優秀的FPGA工程師更加難找。
而薪資相較而言也是不落下風,資深的FPGA工程師(5年經驗)基本月薪就能拿到50-80K,能帶團隊的話,3年經驗的工程師月薪50K也是存在的。當前FPGA在高性能計算、AI加速等領域正處于飛速發展的風口之下,FPGA作為把控系統性能的必要崗位,企業對FPGA人才的需求可謂是日益旺盛。
其實并不存在一畢業就能直接干FPGA的科班生,要么是企業內部培養,要么是其他崗位工程師轉崗。種種原因造就了FPGA工程師的稀缺,相應的崗位薪資也是水漲船高,應屆碩士一般的FPGA崗位offer都在35W-40W。
如果你正在面臨入行/轉行硬件設計的選擇關口,對純粹的軟件編程不感興趣,又不想做單純的數字邏輯設計,那么不妨考慮下FPGA,同樣是一個可以走得很遠且值得奮斗的崗位選擇。
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