什麼是FPGA工程師的核心競爭力

這個問題是老石在知乎上看到的，大家的回答都是“調板子”、“debug”、“硬體實現”等等。作為FPGA工程師，老石看了實在要報以一個禮貌的微笑。

換個角度看，難道其他硬體工程師就不具備調板子、debug、硬體實現的能力了？或者，為什麼說這些是專屬於FPGA工程師的核心競爭力？

老石認為，這個問題其實可以引申為以下兩點：

接下來就是老石的解答。

對於上面提到的一些回答，的確是FPGA工程師不可或缺的能力，但老石總覺得沒有說清楚這個問題的本質。

首先給出老石的回答：FPGA工程師最核心的就是全棧能力。

這裡的全棧，指的是系統級的軟硬體全棧能力。它既包括了在系統層面的架構設計、晶片開發的前後端流程，也包括了軟體設計的全棧流程，甚至還有後期的專案維護、技術支援、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。

老石隨手寫了一下FPGA工程師的全棧技能樹，見下圖，儘管很不完整，但仍可供大家參考。之前很多人提到的，諸如除錯與分析的能力，其實是這個全棧技能樹裡的一片樹葉，或一個分支。

只有FPGA工程師能做到一人成團，在短時間內將想法落實到高質量的軟硬體系統實現。這是其他系統架構師、ASIC工程師、微控制器工程師、軟體工程師等等都無法單獨完成的。與這些工程師相比，FPGA工程師有著很強的單兵作戰能力。當然，技能樹過於龐大也是為什麼很多人認為FPGA難學的本質原因。

有人會問，為什麼其他型別的工程師沒有這種全棧能力，或者換句話說，為什麼只有FPGA工程師才能做到全棧？這和FPGA本身的特點有關。

在下圖中，老石對比了FPGA與ASIC、CPU（或微控制器）的特點與主要開發方式和風格。

對於傳統的IC工程師而言，他們的具體職責可以大致分成前端和後端兩部分。前端主要負責邏輯實現，後端負責晶片物理實現。兩路人馬通常有各自的技能樹，需要互相配合才能完成產品級的晶片，這個過程往往很久，而且伴隨著巨大的前期投入和風險。

對於微控制器或CPU工程師而言，更多的是基於給定的微控制器架構和API，使用諸如C或C++的高層語言編寫應用程式。如果要寫出高質量的應用，固然需要了解目標晶片的硬體結構，但並不需要對硬體的邏輯實現有過多瞭解。雖然基於CPU或MCU可以靈活實現各種應用，但由於架構限制，在很多諸如人工智慧的應用領域裡並不能達到很好的效能。

FPGA很大程度上結合了兩者的優點。在硬體方面，FPGA底層架構固定，因此不需要做太多晶片後端的工作，但仍需要FPGA工程師掌握時序最佳化、面積最佳化、功耗最佳化等後端技能。因此一個優秀的FPGA工程師憑藉自身的前後端與軟硬體技能，就可以完成一個完整的而且質量比較高的FPGA專案。

軟體方面，FPGA可以靈活定義API與軟體架構，並可以透過內建的處理器核心完成軟硬體協同開發，這樣也能兼顧應用的靈活性。因此，一個優秀的FPGA工程師通常也具有優秀的軟體程式設計能力。

在系統層面，FPGA工程師可以自定義軟硬體整體架構，不會像CPU或微控制器一樣存在明顯的架構瓶頸，也不會像ASIC一樣需要考慮過多底層電路單元以及工藝的具體實現。

綜上，只有FPGA工程師能擁有軟硬體系統的全棧能力，這也是FPGA工程師的核心競爭力。並且，這種能力可以在工程實踐中不斷自我豐富和提升。這使得優秀的FPGA工程師不需要太過依賴其他人，能夠自己或少量人很快完成完整的系統級方案。

現在很多AI初創公司選擇使用FPGA作為硬體平臺的主要原因之一，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，取得效能、靈活性、可擴充套件性等多個方面的良好平衡。

全棧能力是FPGA工程師需要的完整技能樹。至於很多答友提到的除錯和debug能力，更多的是在回答這個技能樹的技能點分配問題。這就是老石要講的第二個方面：

相信很多人會問，老石你說的這種全棧能力，究竟是不是在畫大餅吹牛逼？在實際生活中，到底是不是真的有人能全部精通技能樹中的所有分支？老石的答案是，雖然很少，但確實有這樣的大牛，而且老石有幸和他在一個團隊裡工作。

一般來說，如果一個FPGA工程師能在這個FPGA技能棧裡精通某一項，就可以成為這個領域的大牛和權威。比如，像很多人提到的，如果你特別會調板子，硬體除錯能力很強，那你就可以很好的負責專案中的硬體測試環節。再比如，你RTL寫的很好，或者驗證很強，或者對系統架構有很深的理解，你都能在專案裡成為不可或缺的人。

但是，在老石所在團隊裡就有一位帶頭大哥，可以從系統架構、模組設計、驗證、系統整合、FPGA後端最佳化、硬體測試、軟體開發和除錯等等全部環節一個人搞定，可以說是點滿了技能樹上所有的技能點。

這樣的人就像阿里的多隆，一個人可以頂一支團隊，公司缺他不可。因此如果一個FPGA工程師能夠獲取軟硬體的全棧能力，將是團隊乃至全公司的最主要競爭能力。

作為一個新人，應該如何培養自己的FPGA全棧能力呢？其實，帶頭大哥的技術功底也並非透過一天練成的，最重要的是時間的積累，不斷的鑽研以及真正的興趣。這些道理在任何行業都是一樣的。一開始可以先重點突破技能樹的某個分支，但最終的目標還是要讓整個技能樹枝繁葉茂。

此外，工程師需要的軟技能也是不可或缺的，例如獨立思考的能力、溝通、寫作以及良好的英語等等。

希望以上的回答能對各位朋友有所幫助。