CPU、MCU、SoC 与 FPGA 核心概念对比

三、核心差异总结与选型逻辑

1. 根本区别：软件 vs. 硬件

• CPU、MCU、SoC 属于固定硬件，运行软件。我们改变的是运行的'指令流'。
• FPGA 属于可重构硬件，定义电路。我们改变的是芯片内部的'物理连接'。

2. 选型决策逻辑

• 需要做一个功能复杂的通用计算设备（如电脑、服务器）→ 选CPU，并设计复杂主板。
• 需要做一个功能明确的低功耗控制设备（如智能窗帘、温控器）→ 选MCU。它是最经济、最简单的选择。
• 需要做一个有复杂应用和多媒体处理需求的智能设备（如智能音箱、行车记录仪）→ 选SoC。它能提供最佳的系统级解决方案。
• 算法需要极高的并行速度和实时性，或者硬件标准尚未冻结需要快速迭代（如 5G 原型、图像预处理、加密加速）？→ 选FPGA。它可以定制专用的硬件计算管道。
• 产品量产极大，对功耗和成本极其敏感，且算法固定？→ 先用 FPGA 做原型验证，最终流片做成ASIC（专用集成电路）或集成到定制SoC中。

3. 协同与融合趋势

• SoC + FPGA：越来越流行。SoC 内部集成一小块 FPGA（称为 PSoC 或 FPGA+ARM），用于处理需要灵活性和高性能的实时接口或算法，其余由 CPU 处理通用任务。
• FPGA as 加速器：在数据中心，FPGA 常被用作 CPU 的硬件加速卡，用于加速 AI、数据库、网络功能。