FPGA (ראשי תיבות של "Field-Programmable Gate Array") הוא סוג שלמעגל משולב, אשר ניתן להגדיר ולשנות את תפקודו לאחר הייצור, בתהליך תכנות הדומה להתקנתתוכנה. הגדרת תפקוד הרכיב מתבצעת על ידי הזנה של תרשיםלוגי או על ידי שפות לתיאור מעגלים (כדוגמתVHDL אוVerilog).
מוצר ה-FPGA הראשון פותח ושווק בשנת 1985 על ידי חברתזיילינקס.
היתרונות בשימוש ב־FPGA הם:
ה־FPGA מורכב מיחידות לוגיות ניתנות לתכנות ומרשת של אמצעים לחיבור ולניתוק בין היחידות השונות. בטעינת ה־FPGA מקבלות היחידות הגדרה לאופי פעולתן, והיחידות מתחברות ליחידות אחרות, בצורה שמממשת את המעגל הלוגי הכולל. רכיבי FPGA יכולים לשמש למגוון פונקציות, החל מלוגיקות פשוטות כגוןשערים לוגיים וכלה ביכולות מורכבות כגוןדלגלגים ומרחביזיכרון.
ה־FPGA התחיל את דרכו כמקביל ומתחרה ל־CPLD, אך ככל שהגודל, היכולות, ומהירות הפעולה של ה־FPGA גדלו, גדל גםנתח השוק של רכיבים מסוג זה, וכיום מקובל למצוא רכיבי FPGA כמערכת על שבב (SoC).
נהוג להשתמש ברכיבי FPGA עבור מעגלים שנועדו לבצע משימות בעלות אותו אופי, אך שונות אחת מהשנייה בלוגיקה הפנימית (ולא בממשקים החיצוניים), ואשר מיוצרים בכמויות קטנות. במעגלים אלו, העלות של התכנון והייצור של כל דגם היא גבוהה יחסית, ולכן יש היגיון לשאוף לפיתוח שלמעגל חשמלי בעל ממשקים משותפים שיתאימו למספר מוצרים שונים, ובכך להגדיל את כמות המעגלים שמיוצרים (ולהפחית את ה־NRE למעגל כפי שקיים ב־ASIC, וכתוצאה מכך את העלות למעגל).
בזכות המבנה הפנימי של רכיבי ה־FPGA, הם שימושיים במיוחד בתחומים הדורשיםעיבוד מקבילי, וניתן לבצע בהם כמות גדולה יחסית של פעולות וחישובים, אפילו כאשר קצבאות השעון נמוך יחסית. יכולת זו שימושית במיוחד בתחום פיצוחהצפנות, ואף פתחה אפשרות לסוג חדש של עיבוד, שבו רכיבי ה־FPGA מסייעים למעבד הראשי בביצוע פעולות מסוימות, לפעמים על פי הגדרת תצורה ספציפית, שנטען לתוך ה־FPGA מיד לפני ביצוע החישוב ב־FPGA.
המגבלה העיקרית בשילוב רכיבי FPGA במחשבים היא יכולת הביצועים מבחינת מהירות והספק חשמלי בהשוואה למעגליVLSI בתכנון מלא וב־ASIC ומגבלת הסיבוכיות האפשרית הנמוכה ב־FPGA, בהשוואה לאפשרויות בתוכנה רגילה. אחת הדרכים להתמודד עם מגבלה זו היא להפחית את הדיוק היכן שניתן, על מנת לנצל את המקביליות של ה־FPGA. מגבלה נוספת היא זמן ההכנה הארוך יחסית (בהשוואה לתוכנה רגילה) מרגע שהוגדר שינוי מסוים בתצורת הטעינה של ה־FPGA, עד לרגע שניתן להשתמש בתצורה הזו.
עוד לפני ה-FPGA היו קיימיםProgrammable ROM (PROM) ו-Programmable logic device (PLD), שאותם היה ניתן לתכנת במפעל.
ב-1983 נוסדה חברתאלטרה וב-1984 החלה לייצר מכשיר ניתן לתכנות מחדש בשם EP300 באמצעות מחיקה של תאיEPROM. ב-1985 מייסדיזיילינקס (Xilinx), רוס פרימן וברנרד וונדרשמידט פיתחו מערך שערים (gate array) שניתן לתכנות מחדש - XC2064 שבו היו 64 בלוקים לוגים קונפיגורבילים. במהלך שנות ה-90 של המאה ה-20 חלה צמיחה משמעותית ב-FPGA. בתחילת העשור שימשו בעיקר לתקשורת.
חברות כדוגמתמיקרוסופט החלו להשתמש ב-FPGA גם לצורך מערכות עם ביצועים גבוהים הדורשות כוח עיבוד רב (למשל במרכזי נתונים) הודות ליתרון של ביצועים לוואט, כשמיקרוסופט עושה בהם שימוש מ-2014 לצורך מנוע החיפושבינג.
| מיזמיקרן ויקימדיה |
|---|
 ערך מילוני בוויקימילון:FPGA |
 תמונות ומדיה בוויקישיתוף:FPGA |
