Aplicaciones de FPGA

Los FPGA han ido mucho más allá de la simple lógica de enlace y el prototipado. Hoy aceleran centros de datos, procesan video en tiempo real, implementan radio definida por software, ejecutan motores de inferencia de IA personalizados y sirven como plataforma para prototipado rápido de hardware. Este tema examina las diversas aplicaciones que hacen de los FPGA una de las herramientas más versátiles en el diseño digital.

Objectives

• Identificar dominios de aplicación donde los FPGA superan a CPU/GPU/ASIC
• Comprender las ventajas de los FPGA: paralelismo, reconfigurabilidad, baja latencia
• Describir el uso de FPGA en prototipado, DSP, redes e IA
• Evaluar cuándo elegir un FPGA frente a alternativas
• Reconocer plataformas FPGA y placas de desarrollo actuales

Key Takeaways

• Los FPGA destacan en procesamiento paralelo, de baja latencia y reconfigurable
• Prototipado: verificar diseños ASIC e iterar rápidamente
• Procesamiento de señales: SDR, video, audio con DSP por hardware
• Centros de datos: aceleración de red, inferencia de IA, trading de baja latencia
• Elegir FPGA cuando: se necesita paralelismo, los requisitos pueden cambiar, la latencia es crítica

Applications

• Aeroespacial y Defensa: Procesamiento de radar, comunicaciones seguras y cargas útiles reconfigurables.
• Imágenes Médicas: Reconstrucción de imágenes de ultrasonido y resonancia magnética en tiempo real.
• Automotriz: Fusión de sensores ADAS y procesamiento LiDAR.
• Instrumentos Científicos: Disparadores de física de partículas, procesamiento de datos de telescopios.

Practice Problems

Problem 1: ¿Por qué un FPGA podría superar a una CPU para un filtro FIR de 1024 taps?

Problem 2: Una empresa necesita procesar paquetes de red a 100 Gbps con filtrado personalizado. ¿CPU, GPU, FPGA o ASIC?

Problem 3: ¿Qué hace que los FPGA sean populares para trading de alta frecuencia?

Problem 4: Un estudiante quiere aprender diseño digital. ¿Qué placa FPGA le recomendarías y por qué?