高清视频监控FPGA应用迎来小高峰

　　在视频监控这个FPGA的新兴市场，FPGA和ASIC/ASSP两种方案，依然是共存的，且竞争依旧激烈。从本质上看，两种方案都是凭借自己有别于对方的技术特色，取得竞争优势。

　　与ASIC相比，FPGA的功耗偏大、成本偏高的短板也是明显的。只是，随着半导体工艺的不断推陈出新，这些短板也在持续改进之中，我们需要以发展、变化的眼光去看待。

　　从宏观上看，随着半导体工艺的不断进步，与ASIC方案相比，FPGA的发展优势将越来越明显，成长空间也广阔。因为FPGA保持着两个根本优势：

　　第一，FPGA总是可以基于最新的半导体工艺进步，实现跨入下一代的升级。这是许多ASIC方案无法实现的。因为不断使用最新半导体工艺开发芯片，意味着开发阶段的投片成本以几何级数增加，这要求每一个以新工艺开发的ASIC项目，其市场销量也需要比上一代成倍增加，如此一来，能够持续与FPGA竞争、持续使用新工艺开发的ASIC项目只会越来越少。观察FPGA我们看到，由于FPGA是通用的可编程芯片，每次开发出新一代的FPGA，其投片费用其实是由全世界的FPGA用户分担的，所以在持续使用半导体新工艺方面没有障碍。

　　第二，由于FPGA的升级换代可以与半导体新工艺的发展同步，这给予了FPGA在性能、功耗等方面持续提升的空间，也给FPGA在性价比方面超越ASIC提供了可能。诚然，在不断演进的过程中，FPGA的成本下降趋势可能会逐步放缓或进入平台区。

　　基于FPGA的以上优势，我们有理由对FPGA的未来发展空间充满信心。

　　未来需更低功耗与成本

　　未来视频监控系统必将变得越来越复杂，对FPGA提出的要求基本方向没有改变，即更强的运算性能和IO带宽、更低的功耗、更低的成本。

　　当前的视频监控应用，对FPGA器件性能提出了更高的要求，包括：

　　一是更高的系统时钟频率。对于处理1080p分辨率、帧率为50fps/60fps的视频，FPGA硬件流水线的系统时钟至少需运行在148.5MHz或以上。还需要FPGA提供160MHz或以上的系统最高主频。

　　二是FPGA需经常承担单位时间内基于视频帧的高密度数据运算。不同的算法所需要读取的参考帧数量不同。这些高清视频帧数据的快速访问，需要FPGA提供足够大的DDR SDRAM读写有效带宽。每增加1帧1080p/50的YUV422数据读取，需DDR SDRAM控制器增加210MBps的有效带宽。还需要FPGA提供支持64-bit外部总线位宽，访问速率达到1066Mbps或以上的DDR3 SDRAM控制器硬核。

　　三是视频处理算法FPGA逻辑经常出现子模块的数据互连关系较为复杂，消耗的布线资源较多，而且产品成本的压力要求芯片内逻辑利用率很高，这些都要求FPGA在资源占用很满的情况下，具有较高的布通率。

　　未来视频监控系统必将变得越来越复杂，对FPGA提出的要求基本方向没有改变，即更强的运算性能和IO带宽、更低的功耗、更低的成本。

　　视频监控产品的价格定位，是在专用工业设备和消费电子产品之间，并且逐步向消费电子产品的价格区间靠近。所以，产品的成本压力是很大的。

　　对于摄像机产品，往往外观尺寸都较为小巧。此外，由于摄像机产品经常被安装在公路边、厂区、野外等露天场所，温度环境较为严酷。所以，为了达到较高的使用寿命和可靠性，对于产品内部IC的功耗也有严格要求，需尽量选用低功耗的芯片。

　　基于此，FPGA厂商在提高FPGA逻辑布通率方面就需要有大幅改进。现在，业界主流FPGA厂商Xilinx和Altera公司相继推出了基于C语言开发FPGA硬件逻辑的开发工具HLS(High Level Synthesis)和Open-CL，这将使开发FPGA算法逻辑的开发时间大幅缩短，仿真和调试效率大幅提高，最终也将大幅提高生产力。但是，软件或硬件工程师要充分掌握这些基于高级语言的硬件逻辑开发工具并非易事，他们需要对这些编译器硬件逻辑综合策略、FPGA硬件架构、FPGA设计理念等有充分的理解。海康威视公司作为一家视频监控领域的先进厂商，在把中低端产品做好做精的同时，将高端产品相对竞争对手实现差异化，在功能或性能上领先业界。

　　基于对FPGA相对优势的分析，FPGA更适合用于以下产品：智能交通摄像机、视音频光端机、视频综合平台等细分市场。