什么是FPGA工程师的核心竞争力

排行榜 收藏 打印 发给朋友 举报 来源: 老石谈芯   发布者:jackzhang
热度126票  浏览1003次 【共0条评论】【我要评论 时间:2019年2月21日 09:09

这个问题是老石在知乎上看到的,大家的回答都是“调板子”、“debug”、“硬件实现”等等。作为FPGA工程师,老石看了实在要报以一个礼貌的微笑。

换个角度看,难道其他硬件工程师就不具备调板子、debug、硬件实现的能力了?或者,为什么说这些是专属于FPGA工程师的核心竞争力?

 

老石认为,这个问题其实可以引申为以下两点:

  1. 什么是只有FPGA工程师能做的
  2. 作为FPGA工程师,我们应该如何培养这些能力

接下来就是老石的解答。

什么是只有FPGA工程师能做到的

对于上面提到的一些回答,的确是FPGA工程师不可或缺的能力,但老石总觉得没有说清楚这个问题的本质。

 

首先给出老石的回答:FPGA工程师最核心的就是全栈能力

 

这里的全栈,指的是系统级的软硬件全栈能力。它既包括了在系统层面的架构设计、芯片开发的前后端流程,也包括了软件设计的全栈流程,甚至还有后期的项目维护、技术支持、与客户的沟通等等软技能。它可以看成是综合多种技能的技能树。

 

老石随手写了一下FPGA工程师的全栈技能树,见下图,尽管很不完整,但仍可供大家参考。之前很多人提到的,诸如调试与分析的能力,其实是这个全栈技能树里的一片树叶,或一个分支。

只有FPGA工程师能做到一人成团,在短时间内将想法落实到高质量的软硬件系统实现。这是其他系统架构师、ASIC工程师、单片机工程师、软件工程师等等都无法单独完成的。与这些工程师相比,FPGA工程师有着很强的单兵作战能力。当然,技能树过于庞大也是为什么很多人认为FPGA难学的本质原因。

 

有人会问,为什么其他类型的工程师没有这种全栈能力,或者换句话说,为什么只有FPGA工程师才能做到全栈?这和FPGA本身的特点有关。

 

在下图中,老石对比了FPGA与ASIC、CPU(或单片机)的特点与主要开发方式和风格。


对于传统的IC工程师而言,他们的具体职责可以大致分成前端和后端两部分。前端主要负责逻辑实现,后端负责芯片物理实现。两路人马通常有各自的技能树,需要互相配合才能完成产品级的芯片,这个过程往往很久,而且伴随着巨大的前期投入和风险。

 

对于单片机或CPU工程师而言,更多的是基于给定的单片机架构和API,使用诸如C或C++的高层语言编写应用程序。如果要写出高质量的应用,固然需要了解目标芯片的硬件结构,但并不需要对硬件的逻辑实现有过多了解。虽然基于CPU或MCU可以灵活实现各种应用,但由于架构限制,在很多诸如人工智能的应用领域里并不能达到很好的性能。

 

FPGA很大程度上结合了两者的优点。在硬件方面,FPGA底层架构固定,因此不需要做太多芯片后端的工作,但仍需要FPGA工程师掌握时序优化、面积优化、功耗优化等后端技能。因此一个优秀的FPGA工程师凭借自身的前后端与软硬件技能,就可以完成一个完整的而且质量比较高的FPGA项目。

 

软件方面,FPGA可以灵活定义API与软件架构,并可以通过内置的处理器内核完成软硬件协同开发,这样也能兼顾应用的灵活性。因此,一个优秀的FPGA工程师通常也具有优秀的软件编程能力。

 

在系统层面,FPGA工程师可以自定义软硬件整体架构,不会像CPU或单片机一样存在明显的架构瓶颈,也不会像ASIC一样需要考虑过多底层电路单元以及工艺的具体实现。

综上,只有FPGA工程师能拥有软硬件系统的全栈能力,这也是FPGA工程师的核心竞争力。并且,这种能力可以在工程实践中不断自我丰富和提升。这使得优秀的FPGA工程师不需要太过依赖其他人,能够自己或少量人很快完成完整的系统级方案。

现在很多AI初创公司选择使用FPGA作为硬件平台的主要原因之一,就是看中FPGA工程师的全栈能力,使得公司能在较少投入的情况下,取得性能、灵活性、可扩展性等多个方面的良好平衡。

 

全栈能力是FPGA工程师需要的完整技能树。至于很多答友提到的调试和debug能力,更多的是在回答这个技能树的技能点分配问题。这就是老石要讲的第二个方面:

作为FPGA工程师,我们应该如何培养这些能力

相信很多人会问,老石你说的这种全栈能力,究竟是不是在画大饼吹牛逼?在实际生活中,到底是不是真的有人能全部精通技能树中的所有分支?老石的答案是,虽然很少,但确实有这样的大牛,而且老石有幸和他在一个团队里工作。

 

一般来说,如果一个FPGA工程师能在这个FPGA技能栈里精通某一项,就可以成为这个领域的大牛和权威。比如,像很多人提到的,如果你特别会调板子,硬件调试能力很强,那你就可以很好的负责项目中的硬件测试环节。再比如,你RTL写的很好,或者验证很强,或者对系统架构有很深的理解,你都能在项目里成为不可或缺的人。

 

但是,在老石所在团队里就有一位带头大哥,可以从系统架构、模块设计、验证、系统整合、FPGA后端优化、硬件测试、软件开发和调试等等全部环节一个人搞定,可以说是点满了技能树上所有的技能点。

这样的人就像阿里的多隆,一个人可以顶一支团队,公司缺他不可。因此如果一个FPGA工程师能够获取软硬件的全栈能力,将是团队乃至全公司的最主要竞争能力。

作为一个新人,应该如何培养自己的FPGA全栈能力呢?其实,带头大哥的技术功底也并非通过一天练成的,最重要的是时间的积累,不断的钻研以及真正的兴趣。这些道理在任何行业都是一样的。一开始可以先重点突破技能树的某个分支,但最终的目标还是要让整个技能树枝繁叶茂。

 

此外,工程师需要的软技能也是不可或缺的,例如独立思考的能力、沟通、写作以及良好的英语等等。

 

希望以上的回答能对各位朋友有所帮助。

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