FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。可编程平台具有灵活性高的突出特点，适用于广泛的应用领域。
Altera 1983年发明世界上第一款可编程逻辑器件，Xilinx首创了现场可编程逻辑阵列(FPGA)这一创新性的技术，并于1985年首次推出商业化产品。FPGA这一名字在1984年就已经出现，至今已经超过20年的时间，不过过去十多年时间内FPGA并未受到太多的重视，原因是FPGA的功耗用电、电路密度、频率效能、电路成本等都不如ASIC，在这十多年时间内，FPGA多半只用在一些特殊领域，例如芯片业者针对新产品测试市场反应，即便初期产品未达量产规模，也能先以FPGA制成产品测试。
半导体行业的领导者正在逐步发现 20nm 的价值，而且一些设计已经正在进行中。FPGA厂商看到了这个工艺节点所拥有的巨大潜力，因此也在不断地探索新的方式,致力于通过 28nm 已经建立且在 20nm 将继续扩展的创新技术持续发掘这些潜在的价值。
每一代硅片新技术既带来了新机遇，也意味着挑战，因此，当设计系统时，需要重新审视最初所作出的成本和功耗决定。20 nm以及今后的硅片技术亦是如此。
Altera在20-nm制造节点的技术进步主要是由硅片融合所推动的，可编程收发器、多种数字处理类型的集成硬核逻辑功能、3D异构集成电路的出现等关键发展也推动了这一制造节点的进步。
Altera在20nm工艺导入了三项新技术
一是可将芯片间的数据传输速度提高至40Gbps，而现行的28nm工艺FPGA为28Gbps。为了实现高速化，20nm工艺FPGA提高了收发器电路使用的晶体管性能，同时导入了根据在芯片间交换信号的波形来修正信号、改善信号干扰及衰减程度的电路技术。
二是配备浮点运算性能达到5TFLOPS(每秒5万亿次浮点运算)以下的可变精度DSP模块。为了提高性能，将原来用软件实现的DSP部分运算处理改为了硬件操作。
三是异构3D IC的应用。
ALtera 20nm资料下载: 在20 nm通过技术创新继续硅片融合 (PDF)
赛灵思20nm工艺技术创新
赛灵思并不是简单地将现有的 FPGA 架构迁移到新的技术节点上，而是力求引领多种 FPGA 创新，并率先推出了 All Programmable 3D IC 和 SoC。
赛灵思三大领域扩展图
All Programmable 20nm FPGA
核心 FPGA 器件将 20nm 工艺技术和 Xilinx 8 系列 FPGA 的一系列设计创新结合在一起。这些新一代的器件将单位功耗性价比再提升了50%，将存储器带宽和针对新一代业界领先系统优化的收发器带宽提高了两倍。 第二代 All Programmable SoC
第二代 All Programmable SoC 包含一个多核异构处理架构。此架构结合了处理系统和可编程逻辑间的更高带宽，实现更高层次的可编程系统集成和性能，并显著减少功耗。 第二代 All Programmable 3D IC
当FPGA 技术与 All Programmable 3D IC 相结合，其价值的成倍提升已经超越了通常意义上领先一代的范畴。通过结合不同类型的多芯片，相对前代产品而言，20nm 3D IC 不仅提供了集成式大容量存储器 (integrated wide memory)，还将容量、系统级性能和收发器带宽都提高了两倍。
赛灵思三大领域扩展图
All Programmable 20nm FPGA核心 FPGA 器件将 20nm 工艺技术和 Xilinx 8 系列 FPGA 的一系列设计创新结合在一起。这些新一代的器件将单位功耗性价比再提升了50%，将存储器带宽和针对新一代业界领先系统优化的收发器带宽提高了两倍。 第二代 All Programmable SoC
第二代 All Programmable SoC 包含一个多核异构处理架构。此架构结合了处理系统和可编程逻辑间的更高带宽，实现更高层次的可编程系统集成和性能，并显著减少功耗。 第二代 All Programmable 3D IC
当FPGA 技术与 All Programmable 3D IC 相结合，其价值的成倍提升已经超越了通常意义上领先一代的范畴。通过结合不同类型的多芯片，相对前代产品而言，20nm 3D IC 不仅提供了集成式大容量存储器 (integrated wide memory)，还将容量、系统级性能和收发器带宽都提高了两倍。
1）FPGA芯片内部结构图
每一块FPGA芯片都是由有限多个带有可编程连接的预定义源组成来实现一种可重构数字电路。FPGA芯片说明书中，包含了可编程逻辑模块的数量、固定功能逻辑模块（如乘法器）的数目及存储器资源（如嵌入式RAM）的大小。FPGA芯片中还有很多其它的部分，但是以上指标通常是为特定应用选择和比较FPGA时，最重要的参考指标。在最底层，可配置逻辑模块（如片或逻辑单元）有着两种最基本的部件：触发器和查找表（LUT）。这很重要，因为各种FPGA家族之所以各不相同，就是因为触发器和查找表组合的方式不同。例如，Virtex-II 系列的FPGA ，它的片具有两个查找表和两个触发器，而Virtex-5 FPGA的片具有4个查找表和4个触发器。查找表本身的结构也可能各不相同（4输入或6输入）。
b. 可配置逻辑块(CLB)
CLB是FPGA内的基本逻辑单元。CLB的实际数量和特性会依器件的不同而不同（详情）
典型的CLB结构示意图
d. 嵌入式块RAM(BRAM)
大多数FPGA都具有内嵌的块RAM，这大大拓展了FPGA的应用范围和灵活性。（详情）
e. 丰富的布线资源
布线资源连通FPGA内部的所有单元，根据工艺、长度、宽度和分布位置的不同而划分为4类不同的类别。（详情）
f. 底层内嵌功能单元
内嵌功能模块主要指DLL、PLL、DSP和CPU等软处理核(SoftCore)。现在越来越丰富的内嵌功能单元，使得单片FPGA成为了系统级的设计工具。（详情）
典型的DLL模块示意图
典型的CLB结构示意图
d. 嵌入式块RAM(BRAM)
大多数FPGA都具有内嵌的块RAM，这大大拓展了FPGA的应用范围和灵活性。（详情）
e. 丰富的布线资源
布线资源连通FPGA内部的所有单元，根据工艺、长度、宽度和分布位置的不同而划分为4类不同的类别。（详情）
f. 底层内嵌功能单元
内嵌功能模块主要指DLL、PLL、DSP和CPU等软处理核(SoftCore)。现在越来越丰富的内嵌功能单元，使得单片FPGA成为了系统级的设计工具。（详情）
典型的DLL模块示意图
c. 数字时钟管理模块(DCM)
业内大多数FPGA均提供数字时钟管理(Xilinx的全部FPGA均具有这种特性)。Xilinx推出最先进的FPGA提供数字时钟管理和相位环路锁定。相位环路锁定能够提供精确的时钟综合，且能够降低抖动，并实现过滤功能。
典型的4输入Slice结构示意图
g. 内嵌专用硬核
内嵌专用硬核是相对底层嵌入的软核而言的，指FPGA处理能力强大的硬核(Hard Core)，等效于ASIC电路。（详情）
扩充知识（软核、固核、硬核概念详情）
典型的4输入Slice结构示意图
g. 内嵌专用硬核
内嵌专用硬核是相对底层嵌入的软核而言的，指FPGA处理能力强大的硬核(Hard Core)，等效于ASIC电路。（详情）
扩充知识（软核、固核、硬核概念详情）
3）FPGA应用主要的3个方向
1、用于通信设备的高速接口电路设计，主要是用FPGA处理高速接口的协议，并完成高速的数据收发和交换。
2、可以称为数字信号处理方向或者数学计算方向，因为很大程度上这一方向已经大大超出了信号处理的范畴。
3、SOPC方向，严格来说是属于FPGA范围内的，只不过是利用FPGA的平台搭建的一个嵌入式系统的底层硬件环境，在上面进行软件开发。（详情）
2、可以称为数字信号处理方向或者数学计算方向，因为很大程度上这一方向已经大大超出了信号处理的范畴。
3、SOPC方向，严格来说是属于FPGA范围内的，只不过是利用FPGA的平台搭建的一个嵌入式系统的底层硬件环境，在上面进行软件开发。（详情）
