L'FPGA (Field Programmable Gate Array) è un circuito integrato a semiconduttori in cui la funzionalità elettrica è personalizzata per accelerare i carichi di lavoro principali.

I dispositivi SoC FPGA integrano sia i processori che le architetture FPGA in un unico dispositivo.

Integrare le funzionalità di gestione di alto livello dei processori e le impegnative operazioni in tempo reale, l'elaborazione di dati estesa o le funzioni d'interfaccia di un FPGA (Field Programmable Array) in un unico dispositivo forma una piattaforma di computing integrato ancora più potente.

Di conseguenza, consentono una maggiore integrazione, minore potenza, dimensioni di scheda ridotte e una comunicazione a larghezza di banda più elevata tra il processore e l'FPGA. Includono inoltre una ricca serie di periferiche, memoria su chip, un array logico in stile FPGA e ricetrasmettitori ad alta velocità.

I processori nei SoC FPGA possono essere di tipo “hard” o “soft”. I processori hard sono implementati nella logica fissata nel silicio del SoC FPGA in modo simile ai ricetrasmettitori seriali. Nei SoC FPGA, tuttavia, il processore è circondato da logica programmabile che è possibile utilizzare per funzioni personalizzate o specifiche di applicazione. I processori hard consentono prestazioni di CPU più elevate dei processori soft, a seconda di fattori come l'architettura del processore, la frequenza di clock e la tecnologia di processo. Da implicazione del nome, i set di funzionalità dei processori hard sono invariabili e in genere offerti solo come varianti di un SoC FPGA specifico. Il numero e tipi di processori hard all'interno di un SoC FPGA sono anche invariabili come per le funzioni del SoC FPGA specifico. Altera® offre processori hard nelle famiglie FPGA SoC Intel® Stratix® 10, FPGA SoC Intel® Arria® 10, FPGA SoC Arria® V ed FPGA SoC Cyclone® V.

I processori soft, come il processore Nios® II, sono implementati nella logica programmabile, utilizzano le risorse su chip come gli elementi logici, i moltiplicatori e la memoria, e possono essere istanziati quasi in tutte le famiglie di FPGA. Le prestazioni e i costi di un processore soft dipendono principalmente dall'FPGA sul quale il processore è istanziato, ma sono generalmente inferiori ai processori hard. Il numero di processori soft che possono essere istanziati in un singolo dispositivo è limitato solo dalle risorse del dispositivo (per esempio, dalla sua logica e memoria). Gli FPGA ad alta densità, per esempio, possono contenere centinaia di processori soft. Allo stesso modo, è possibile implementare diversi tipi di processori soft: a 16 o 32 bit, con prestazioni ottimizzate, con logica ottimizzata e altro ancora. È possibile scegliere di migrare i progetti di processori soft alle implementazioni di processori hard quando si passa a progettazioni con gate array o basate su celle. Inoltre, uno o più processori soft possono essere utilizzati nella parte FPGA di un SoC FPGA.