FPGA y 40 años de desarrollo teconológico.

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Corria el año 1984 cuando Ross Freeman, Bernard Vonderschmitt, y James V Barnett II fundaron la compañía Xilinx en medio creciente tendencia a la digitalización de los sistemas. La microelectrónica y los circuitos integrados estaban transformando el mercado gracias a la capacidad de adaptación a los diferentes sistemas. Los circuitos diseñados ad hoc o ASIC (circuito Integrado para aplicaciones específicas o Application-Specific Integrated Circuit) mejoraban las prestaciones y reducían costes de adaptabilidad a las empresas compradoras.

Pero Xilinx quiso ir un paso más lejos y en 1985 comercializó la primera placa integrada con capacidad de reprogramarse o PLD (dispositivos lógicos programables). Lo que terminaría por denominarse FPGA (Circuitos Integrados de Puerta Programable en Campo) en su primera versión contenía un chip XC2064 para completar un ASIC capaz de reescribir el sistema en caso de no quedar satisfecho con la integración. El lenguaje utilizado para estos nuevos circuitos era un pseudocódigo adaptado que terminaría siendo estandarizado por el IEEE y denominado VHDL (Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language) o la versión Verilog. Los chicos de Xilinx dieron hace 40 años sin saberlo el pistoletazo de salida a la virtualización de sistemas.

En los tres primeros años de la compañía, el capital ascendió a casi 15 millones de dólares. Impulsada por las posibilidades de la reprogramación de los circuitos. En los 40 años de vida, la empresa ha seguido mejorando el producto mediante incorporación de RAMs, sistemas wireless, u otros procesadores y chips (SoC o Sistemas en Chip) para mejorar las capacidades de sus placas y adaptarlas a las exigencias del mercado IoT (Ciberseguridad, IA, redes neuronales, etc.). Pero sin dejar de lado a los usuarios, mejorando los entornos de desarrollo mediante Vivado y Vitis.

40 años de desarrollo que pueden resumirse en la imagen publicada po AMD.

Evolución de las FPGA’s

Y que reflejan un poco la integración real de estas placas en la industria. Su versatilidad no facilitó su integración al tener que formar a los ingenieros electrónicos en VHDL y en el lado software de la tecnología. Cuando yo descubrí estas placas en la carrera, el desarrollo de circuitos estaba tan poco estandarizado que incluso debíamos implementar el reloj de sincronización. Y su utilización más destacada era en sistemas espaciales como conjuntos de 2d3 debido a la alta tasa de daño de los sistemas en la atmosférica (3 placas independientes que realizan la misma función y que deben coincidir en al menos 2 para considerar bueno el resultado).

Pero la digitalización de la sociedad y el salto realizado por las placas Zynq y ahora por las UltraScale, junto con la capacidad de integrar sistemas de seguridad (SoC) han hecho que poco a poco se vayan integrando en multitud de sistemas y sectores como defensa o ferroviario. Y los ingenieros ya se especializan en este tipo de placas.

40 años de una placa que sin el ruido de otras como Arduino o Raspberry Pi ha revolucionado y marcado el paso de la industria. Ahora todo son expectativas. La IA y las tecnologías cuánticas prometen un mundo de posibilidades. Pero los sistemas deben tener una base hardware aunque sea reprogramable. Y en eso Xilinx (integrada en AMD desde 2020), Altera (integrada en Intel desde 2015) y las FPGA’s parece que tienen mucho que decir.




Historico de mercado de FPGA’s de Xilinx:

  • 1985: XC2064 – first commercial FPGA
  • 1990s: XC4000 and Virtex™ FPGAs – first with embedded RAM and DSP for wireless infrastructure.
  • 1999: Spartan family launched – providing a cost-effective alternative for traditional ASICs for high-volume applications.  
  • 2001: First FPGA with integrated SerDes.
  • 2011: Virtex-7 2000T becomes industry’s first production deployment of Chip-on-Wafer-on-Substrate (CoWoS) packaging — helping to pioneer the use of advanced 2.5D integration techniques that have become the foundational for HPC systems, and is now powering the wave of GPU innovations for AI.
  • 2012: Zynq family – first adaptive SoC combining Arm CPUs with programmable logic.
  • 2012: Vivado™ Design Suite – made FPGA design accessible to software developers.
  • 2019: First Versal adaptive SoCs launched — introducing dedicated AI Engines and a programmable network-on-chip (NOC).
  • 2019: Vitis™ Unified Software Platform – offering pre-optimized AI tools and abstraction layers for faster inference.
  • 2024: Versal AI Edge Series Gen 2 – integrating programmable logic, CPUs, DSPs, and AI Engines for first end-to-end AI acceleration on a single chip, and is powering a new generation of applications that demand heterogeneous, low-latency, and power-efficient compute.
  • 2024: Spartan UltraScale+ FPGA family, adding to our extensive portfolio of cost optimized FPGAs and adaptive SoCs and delivering cost- and power-efficient performance for I/O-intensive applications at the edge.




Referencias:

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