FPGA 究竟在学什么？真的是硬件工程师的“炼狱”吗？

FPGA，一门让人又爱又恨的技术。有人说它是“硬件界的代码艺术”，也有人吐槽“学 FPGA=自找苦吃”。有人用 FPGA 做 AI 加速，风光无限；也有人熬夜调时序，调到怀疑人生。

那么，FPGA 究竟在学什么？它是硬件工程师的未来，还是一条被软件和 ASIC 挤压的“消亡赛道”？今天，我们就来掰扯掰扯这个问题。

系统核心是什么？

目前不论嵌入式系统还是小家电（小玩具）基本都是CPU（不论是单片机还是SoC）作为系统主控，除特殊领域内应用基本看不到以FPGA（带硬核的除外）为主控进行系统设计，大家有没有想过为什么会出现这种情况呢？

个人认为主要以下几个方面：

• 成本

• 系统复杂度

• 开发周期

• 世界的核心是“标准”

• 其他

成本很好理解，一个单片机才几个钱，一片FPGA价格都赶上一个系统的价格了（小系统）。

一个小系统考虑多方面情形，系统分支复杂的情况下，FPGA应对就难很多了，所以以FPGA为主控就对系统的单一性要求很高。

开发周期就更好理解了，FPGA进行开发时，编译、调试、测试等各方面时间周期都是远超其他CPU开发周期的（同等复杂度）。

目前世界的开发都以“标准”运行的，有标准了，这些CPU外扩的外设足以应对90%以上接口的接入和输出，所以在进行同等接口开发时足以剩下85%的时间，比如扩展一个UART接口，CPU几句话搞定，FPGA从零开始的话至少要几个小时甚至几天。

其他方面，领导喜好、产品经理认知、开发人员少等各方面原因。就像我们领导什么项目来了首先想的是用ARM+FPGA，足以应对80%场景的硬件架构。

上面说明的时在正规系统里，FPGA只能演“配角”，主角的戏他还抢不到，那么他的开发角色也就可想而知了。那么接下来我们讨论点有争议的地方：

1. FPGA 是“软件”还是“硬件”？学的是代码还是电路？

如果你学的是软件，那你写的代码是跑在 CPU/GPU 上的，逻辑是顺序执行的；

如果你学的是 FPGA，那你写的代码直接变成了硬件电路，所有逻辑是并行执行的！

FPGA 用 HDL 编写电路，但它并不是软件，这就导致很多新手踩坑：

• 你用 C 语言的思维写 Verilog，编译不报错，但 FPGA 一运行就“炸”了！

• 明明代码看起来没问题，但加了时钟后，输出的波形全乱了！

👉 为什么 FPGA 还在坚持用 Verilog/VHDL，而不像 CUDA、Python 那样用高级语言？

其实FPGA厂商一直在致力于用高级语言进行FPGA编程，但是效果一直达不到预期，然后面对的人群很乱，有点伪“田忌赛马”的感觉，FPGA人员对高级语言嗤之以鼻，觉得没有技术含量，写出来的代码占用资源多（我觉得不是缺点，有些东西是需要取舍的）；软件人员对FPGA还比较恐惧，我不会硬件不理解FPGA架构，我能用好吗？我写出来的代码在FPGA上不能运行怎么DEBUG？

👉 HLS（高层次综合）能取代 Verilog 吗？用 C++ 直接写 FPGA 会不会更简单？

这个和上面面临的情况一样，目前的发展情况，初学者不建议直接学HLS。

2. FPGA 学的是数字电路，还是 EDA 软件工具？

很多人学 FPGA 以为就是学 HDL，结果发现：

光会 HDL 没用，还要会时序约束、约束文件、综合优化！

不懂 Vivado/Quartus？你根本没法让 FPGA 运行！

不懂时序分析？你的设计跑不好！

实际上，FPGA = 50% 代码 + 50% 工具，EDA 软件（Vivado、Quartus）是 FPGA 工程师的“生存工具”。你不仅要写 HDL，还要：

✅ 理解 FPGA 内部架构（LUT、BRAM、DSP）

✅ 用 Vivado 约束时钟（时序分析 STA）

✅ 调试硬件（SignalTap/ILA）

👉 为什么 FPGA 开发流程这么复杂？为什么不能像 Python 那样一键运行？

这个和FPGA架构有关系，他不像CPU一样有厂商把底层封装好了，需要的就是应用即可，而FPGA是一篇白纸，写什么东西需要一点一点构造。

3. FPGA 是“高端科技”，还是“工程师的体力活”？

FPGA 一度被认为是最前沿的技术，用在 5G、AI、自动驾驶等领域，但实际工作中，很多 FPGA 工程师的日常却是：

调时序，改代码，烧 bitstream，反复试错……

加班到凌晨，只为让时钟约束满足 0.01ns 的误差！

项目进度太赶，代码是拼出来的，没人敢改！

很多人学 FPGA，以为能做 AI 加速，结果天天在调 UART 串口、写 LED 闪烁……

甚至有人调侃：“FPGA 工程师，干的是比软件还细节的活，拿的是比硬件还少的工资（时薪）。”

👉 为什么 FPGA 工程师工资高，但愿意干的人却越来越少？

大家可以评论区讨论一下。

4. FPGA 的未来：它会被淘汰，还是会越来越吃香？

随着 AI 芯片、GPU、ASIC 的发展，FPGA 的处境变得微妙：

在 AI 计算 领域，GPU 统治力强，FPGA 只能抢一小部分市场；

在 通信、5G、网络加速 领域，FPGA 仍然不可替代；

在 ASIC 设计 领域，FPGA 被用作原型验证工具，但 ASIC 芯片量产后，FPGA 设计就被抛弃了。

那么，未来 FPGA 还有前途吗？还是终究会被更高级的 AI 芯片取代？

总结：FPGA 究竟在学什么？

FPGA 不是软件，而是硬件，你学的是硬件思维（并行计算、时序分析）。

FPGA 代码不等于软件代码，你写的 Verilog 是硬件电路，不是程序。

FPGA 设计=代码+工具+时序，光会 Verilog 没用，你还得懂 EDA 工具、时序分析。

FPGA 不是玄学，但很折腾人，你可能会为了 0.01ns 的时序误差加班到凌晨。

FPGA 未来不确定，但在 AI/通信/嵌入式仍然有市场，不会轻易被淘汰。

综合来看，就几个方面：

✅ 学 Verilog/VHDL，写出可综合的硬件逻辑

✅ 学时序分析，让电路满足高频率运行

✅ 学 EDA 工具（Vivado/Quartus），完成综合、布局布线

✅ 学高速接口（DDR、PCIe、SerDes），提高数据传输能力

✅ 学 FPGA 应用（AI、通信、视频），决定你的职业发展方向

💡 FPGA，究竟是硬件工程师的“炼狱”，还是未来科技的“护城河”？ 你怎么看？🚀