プロジェクトに最適な FPGA の選び方：リソース × トランシーバ × 価格の判定マトリクス
最も多い FPGA 選定の失敗は、先にチップ型番を決めてから要求を逆算するか、リソース余裕を見ずに価格だけを見ること。正しい順序は：必要な帯域（トランシーバペア数）を定義する → ロジックリソース（LC/DSP）を計算する → 両方を満たす最も安いボードを選ぶ。本稿では Duyuan の主力製品ラインを、そのまま使える判定マトリクスに落とし込む。
1. 3 ステップ選定：帯域 → リソース → 価格
多くのエンジニアは順序を間違えて選ぶ。正しい意思決定の連鎖：
1. ステップ 1：帯域を定義する——高速トランシーバは何ペア必要か？（光？PCIe？JESD204B？）このステップで選択肢の半分が消える。
2. ステップ 2：リソースを計算する——ロジックセル（LC）、DSP スライス、BRAM は足りるか？30%~50% の余裕を残す。
3. ステップ 3：価格を比較する——ステップ 1 と 2 を通過したボードの中から、最もコスパの良いものを選ぶ。
なぜ帯域が先か？トランシーバは FPGA で最も高価で、最も拡張性のないリソースだ——ロジックが足りなければダウンサイズできるが、トランシーバが足りなければより大きなチップに上げるしかない。中間の選択肢は存在しない。
2. Duyuan 主力製品パラメータマトリクス
| モデル | チップ | ロジック | DSP | 高速トランシーバ | DDR | PCIe | 価格 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| PBC7K325G | 中国 Kintex-7 | 326K LC | 840 | 8× GTP | 2GB DDR3 | Gen2 x8 | ¥1,999 |
| DUK7410T | FMSH JFM7K410T | 410K LC | 920 | 8× GTP | 4GB DDR3 | Gen2 x8 | ¥9,999 |
| PG3T500 | Pango Titan3 | 約 500K LC | 約 1,200 | 16× GTP+ | 4GB DDR4 | Gen3 x8 | ¥5,999 |
| DUF7690T | FMSH JFM7VX690T | 693K LC | 3,600 | 36× GTH @10.3G | 4GB DDR3 | Gen3 x8 | ¥24,999 |
| XCKU15P | AMD Kintex UltraScale+ | 約 400K LC | 1,680 | 24× GTY 28G + 32× GTH 16G | 8GB DDR4 ECC | Gen3 x16 | ¥15,999 |
3. シナリオ別に選ぶ
シナリオ 1：産業制御 / 単純ロジック / 入門学習
必要なもの：数百 KB のロジック、高速トランシーバ不要、予算厳しめ。
- PBC7K325G（¥1,999）を選ぶ：326K LC で十分、産業グレード -40~85°C、FMC LPC 拡張可。
- DUK7410T は避ける：5 倍高く、リソースを持て余す。
シナリオ 2：多チャネル ADC 収録 / JESD204B / SDR
必要なもの：ADC 用トランシーバ 4~8 ペア、十分な DDR 帯域、DDC 用 DSP。
- DUK7410T（¥9,999）を選ぶ：8× GTP + 4GB DDR3、シングル FMC HPC で ADC メザニン 1 枚。
- ADC メザニン 2 枚なら：DUF7690T（¥24,999）——デュアル FMC HPC、36× GTH。
シナリオ 3：映像処理 / 4K ステッチ / 産業用ビジョン
必要なもの：多チャネル映像 I/O、大きな DDR 帯域、スケーリング/フィルタに十分なロジック。
- PG3T500（¥5,999）を選ぶ：4GB DDR4 + トランシーバ 16 本、コスパ最良。
- 多チャネル 4K オーバーレイなら：XCKU15P（¥15,999）——DDR4 ECC 19.2 GB/s、UltraScale+ トランシーバが 10G を容易に捌く。
シナリオ 4：高速光 / PCIe Gen3 / データセンター
必要なもの：PCIe Gen3 x8 以上、10G/25G 光、大きな DDR 帯域。
- XCKU15P（¥15,999）を選ぶ：PCIe Gen3 x16 + GTY 28G トランシーバ、8GB DDR4 ECC。
- DUF7690T は避ける：GTH は 10.3G が上限で 25G は動かせない。
4. リソース余裕をどれだけ持つか
最も多い選定ミスは「ぎりぎり足りる」。FPGA は CPU ではない——合成後の配線渋滞とタイミングクロージャ問題で、リソース的には足りていても動かないことが起きる。
| リソース種別 | 推奨余裕 | 理由 |
|---|---|---|
| ロジックセル（LC） | ≥ 30%~50% | 合成後のロジック膨張 + 配線渋滞 |
| DSP スライス | ≥ 20% | フィルタ係数、FFT ポイント数は変わる |
| BRAM | ≥ 20% | FIFO 深さ、ラインバッファは増える |
| トランシーバ | ≥ 2 ペアの予備 | ループバック試験用に 1 ペア残す |
| DDR 帯域 | ≥ 30% | ピークトラフィックは平均を超える |
実際の例
プロジェクト：4× 1080p を 4K 出力へステッチ。
- 帯域需要：DDR 読み書き合計 ≈ 6 GB/s → DDR3 14.9 GB/s の DUK7410T は 60% の余裕。
- ロジック需要：スケーリング + ステッチ ≈ 200K LC → DUK7410T は 410K LC、50% 余裕。
- 結論：DUK7410T（¥9,999）が最良の選択。DUF7690T にランクアップする必要はない。
5. 国産 vs 輸入：中国 FPGA が必須になるのはどんなときか
すべてのプロジェクトが中国 FPGA を必要とするわけではない。自問すべき 3 つ：
1. 国産 / 信創（Xinchuang）要件があるか？——あれば FMSH / Pango から選ぶ。
2. 産業温度範囲（-40~85°C）が必要か？——PBC7K325G / PBC7Z020G は産業グレード。民生用 Xilinx ボードは 0~70°C が上限。
3. 25G/100G の超高速が必要か？——国産 FPGA トランシーバは 10.3G（GTH）が上限。それ以上は AMD UltraScale+ を選ぶしかない。
FPGA 選びは「最も高いもの」や「最も安いもの」を選ぶことではなく、「帯域需要をちょうど満たし、リソース余裕を十分残し、予算に合う」ものを選ぶことだ。トランシーバペアを先に定義し、次に LC と DDR、そして価格を比較する。3 ステップで、失敗はなくなる。
