什么是FPGA工程師的核心競(jìng)爭(zhēng)力
這個(gè)問(wèn)題是老石在知乎上看到的，大家的回答都是“調(diào)板子”、“debug”、“硬件實(shí)現(xiàn)”等等。作為FPGA工程師，老石看了實(shí)在要報(bào)以一個(gè)禮貌的微笑。
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換個(gè)角度看，難道其他硬件工程師就不具備調(diào)板子、debug、硬件實(shí)現(xiàn)的能力了？或者，為什么說(shuō)這些是專(zhuān)屬于FPGA工程師的核心競(jìng)爭(zhēng)力？
老石認(rèn)為，這個(gè)問(wèn)題其實(shí)可以引申為以下兩點(diǎn)：
1.
什么是只有FPGA工程師能做的
2.
3.
作為FPGA工程師，我們應(yīng)該如何培養(yǎng)這些能力
4.
接下來(lái)就是老石的解答。
什么是只有FPGA工程師能做到的
對(duì)于上面提到的一些回答，的確是FPGA工程師不可或缺的能力，但老石總覺(jué)得沒(méi)有說(shuō)清楚這個(gè)問(wèn)題的本質(zhì)。
首先給出老石的回答：FPGA工程師最核心的就是全棧能力。
這里的全棧，指的是系統(tǒng)級(jí)的軟硬件全棧能力。它既包括了在系統(tǒng)層面的架構(gòu)設(shè)計(jì)、芯片開(kāi)發(fā)的前后端流程，也包括了軟件設(shè)計(jì)的全棧流程，甚至還有后期的項(xiàng)目維護(hù)、技術(shù)支持、與客戶的溝通等等軟技能。它可以看成是綜合多種技能的技能樹(shù)。
老石隨手寫(xiě)了一下FPGA工程師的全棧技能樹(shù)，見(jiàn)下圖，盡管很不完整，但仍可供大家參考。之前很多人提到的，諸如調(diào)試與分析的能力，其實(shí)是這個(gè)全棧技能樹(shù)里的一片樹(shù)葉，或一個(gè)分支。
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只有FPGA工程師能做到一人成團(tuán)，在短時(shí)間內(nèi)將想法落實(shí)到高質(zhì)量的軟硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。這是其他系統(tǒng)架構(gòu)師、ASIC工程師、單片機(jī)工程師、軟件工程師等等都無(wú)法單獨(dú)完成的。與這些工程師相比，F(xiàn)PGA工程師有著很強(qiáng)的單兵作戰(zhàn)能力。當(dāng)然，技能樹(shù)過(guò)于龐大也是為什么很多人認(rèn)為FPGA難學(xué)的本質(zhì)原因。
有人會(huì)問(wèn)，為什么其他類(lèi)型的工程師沒(méi)有這種全棧能力，或者換句話說(shuō)，為什么只有FPGA工程師才能做到全棧？這和FPGA本身的特點(diǎn)有關(guān)。
在下圖中，老石對(duì)比了FPGA與ASIC、CPU（或單片機(jī)）的特點(diǎn)與主要開(kāi)發(fā)方式和風(fēng)格。
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對(duì)于傳統(tǒng)的IC工程師而言，他們的具體職責(zé)可以大致分成前端和后端兩部分。前端主要負(fù)責(zé)邏輯實(shí)現(xiàn)，后端負(fù)責(zé)芯片物理實(shí)現(xiàn)。兩路人馬通常有各自的技能樹(shù)，需要互相配合才能完成產(chǎn)品級(jí)的芯片，這個(gè)過(guò)程往往很久，而且伴隨著巨大的前期投入和風(fēng)險(xiǎn)。
對(duì)于單片機(jī)或CPU工程師而言，更多的是基于給定的單片機(jī)架構(gòu)和API，使用諸如C或C++的高層語(yǔ)言編寫(xiě)應(yīng)用程序。如果要寫(xiě)出高質(zhì)量的應(yīng)用，固然需要了解目標(biāo)芯片的硬件結(jié)構(gòu)，但并不需要對(duì)硬件的邏輯實(shí)現(xiàn)有過(guò)多了解。雖然基于CPU或MCU可以靈活實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用，但由于架構(gòu)限制，在很多諸如人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域里并不能達(dá)到很好的性能。
FPGA很大程度上結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)。在硬件方面，FPGA底層架構(gòu)固定，因此不需要做太多芯片后端的工作，但仍需要FPGA工程師掌握時(shí)序優(yōu)化、面積優(yōu)化、功耗優(yōu)化等后端技能。因此一個(gè)優(yōu)秀的FPGA工程師憑借自身的前后端與軟硬件技能，就可以完成一個(gè)完整的而且質(zhì)量比較高的FPGA項(xiàng)目。
軟件方面，FPGA可以靈活定義API與軟件架構(gòu)，并可以通過(guò)內(nèi)置的處理器內(nèi)核完成軟硬件協(xié)同開(kāi)發(fā)，這樣也能兼顧應(yīng)用的靈活性。因此，一個(gè)優(yōu)秀的FPGA工程師通常也具有優(yōu)秀的軟件編程能力。
在系統(tǒng)層面，FPGA工程師可以自定義軟硬件整體架構(gòu)，不會(huì)像CPU或單片機(jī)一樣存在明顯的架構(gòu)瓶頸，也不會(huì)像ASIC一樣需要考慮過(guò)多底層電路單元以及工藝的具體實(shí)現(xiàn)。
綜上，只有FPGA工程師能擁有軟硬件系統(tǒng)的全棧能力，這也是FPGA工程師的核心競(jìng)爭(zhēng)力。并且，這種能力可以在工程實(shí)踐中不斷自我豐富和提升。這使得優(yōu)秀的FPGA工程師不需要太過(guò)依賴(lài)其他人，能夠自己或少量人很快完成完整的系統(tǒng)級(jí)方案。
現(xiàn)在很多AI初創(chuàng)公司選擇使用FPGA作為硬件平臺(tái)的主要原因之一，就是看中FPGA工程師的全棧能力，使得公司能在較少投入的情況下，取得性能、靈活性、可擴(kuò)展性等多個(gè)方面的良好平衡。
全棧能力是FPGA工程師需要的完整技能樹(shù)。至于很多答友提到的調(diào)試和debug能力，更多的是在回答這個(gè)技能樹(shù)的技能點(diǎn)分配問(wèn)題。這就是老石要講的第二個(gè)方面：
作為FPGA工程師，我們應(yīng)該如何培養(yǎng)這些能力
相信很多人會(huì)問(wèn)，老石你說(shuō)的這種全棧能力，究竟是不是在畫(huà)大餅吹牛逼？在實(shí)際生活中，到底是不是真的有人能全部精通技能樹(shù)中的所有分支？老石的答案是，雖然很少，但確實(shí)有這樣的大牛，而且老石有幸和他在一個(gè)團(tuán)隊(duì)里工作。
一般來(lái)說(shuō)，如果一個(gè)FPGA工程師能在這個(gè)FPGA技能棧里精通某一項(xiàng)，就可以成為這個(gè)領(lǐng)域的大牛和權(quán)威。比如，像很多人提到的，如果你特別會(huì)調(diào)板子，硬件調(diào)試能力很強(qiáng)，那你就可以很好的負(fù)責(zé)項(xiàng)目中的硬件測(cè)試環(huán)節(jié)。再比如，你RTL寫(xiě)的很好，或者驗(yàn)證很強(qiáng)，或者對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)有很深的理解，你都能在項(xiàng)目里成為不可或缺的人。
但是，在老石所在團(tuán)隊(duì)里就有一位帶頭大哥，可以從系統(tǒng)架構(gòu)、模塊設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、系統(tǒng)整合、FPGA后端優(yōu)化、硬件測(cè)試、軟件開(kāi)發(fā)和調(diào)試等等全部環(huán)節(jié)一個(gè)人搞定，可以說(shuō)是點(diǎn)滿了技能樹(shù)上所有的技能點(diǎn)。
這樣的人就像阿里的多隆，一個(gè)人可以頂一支團(tuán)隊(duì)，公司缺他不可。因此如果一個(gè)FPGA工程師能夠獲取軟硬件的全棧能力，將是團(tuán)隊(duì)乃至全公司的最主要競(jìng)爭(zhēng)能力。
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作為一個(gè)新人，應(yīng)該如何培養(yǎng)自己的FPGA全棧能力呢？其實(shí)，帶頭大哥的技術(shù)功底也并非通過(guò)一天練成的，最重要的是時(shí)間的積累，不斷的鉆研以及真正的興趣。這些道理在任何行業(yè)都是一樣的。一開(kāi)始可以先重點(diǎn)突破技能樹(shù)的某個(gè)分支，但最終的目標(biāo)還是要讓整個(gè)技能樹(shù)枝繁葉茂。
此外，工程師需要的軟技能也是不可或缺的，例如獨(dú)立思考的能力、溝通、寫(xiě)作以及良好的英語(yǔ)等等。
希望以上的回答能對(duì)各位朋友有所幫助。