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可编程逻辑器件FPGA/PLD冲击未来的系统设计




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       可编程逻辑器件的应用日益普及,但是在工程师当中,仍然存在一些模糊的概念。本文详细介绍了可编程器件、可重编程器件和可重配置器件的基本概念,它对正确选择器件很有必要。

       目前,业界认同这样的观点:在一段时间内ASIC仍将主宰高端芯片设计,尽管雄心勃勃的可编程逻辑器件(PLD)正在步步紧逼,但是尚难以取代ASIC占领尖端产品市场。

       Xilinx有限公司战略产品经理Raj Patel表示,随着FPGA经济的发展,将出现一轮强劲的FPGA冲击波。然而,ASIC并不甘心很快退出市场。用户定制产品将继续在多方面满足用户的需求,并不断为那些寻求专用解决方案的用户提供高效益的战略支持。

       Patel说,PLD销售商并没有想过在市场上取代ASIC。但目前在这个变幻莫测的市场中,半导体新产品不断涌现和消亡,

当人们需要最新最好的产品时,PLD就成为那些面对无法预测前景的产品的最佳解决方案。Patel补充道:“您无需刻意迎合ASIC解决方案,因为您要么错过市场机会,要么对产品的前景了如指掌。”

       原因很简单,片上器件的尺寸正在缩减,金属层数目则继续增加。Patel指出,所有这些条件都有利于PLD/FPGA在市场上的普及。此外,因特网发展的趋势也有利于FPGA,所有这些门电路能用许多线快速轻松地连接起来,有助于加速芯片实现过程并增强性能。

       目前,ASIC的容量越来越大。十年前,其规模为每平方英寸10,000个门电路;现在密度已达到平均每平方英寸1百万个门电路。随着密度的不断提高,芯片显然受到引脚的限制。片上芯片很多,但接入内核的引脚数目是有限的。Patel说:“封装更多的晶体管和金属层是一回事,而将它们连接成有用的芯片却完全是另一回事。”

       然而,如果选用FPGA/PLD,就不存在这样的限制,因为现在可达到的金属层数目增强了产品的优势。当片上器件可编程时,设计能力就可在工厂或现场得到充分利用。对于FPGA, Patel指出,“即便将来能够集成50亿个晶体管,也可用可编程逻辑器件来实现所需的完整芯片。”

       对于PLD的热衷者,还有更多的好消息。PLD将为系统级设计提供有利条件,因为片上系统I/O具有丰富的可用功能,这一点尤为重要,因此许多设计从一开始就需要网络结构。该结构对数据带宽的需求非常大,这正是PLD领域需要与新兴产品不断增长的功能完美匹配之处。

       另外, PLD是原型设计中的佼佼者,现在灵活性和适应性更强。Patel说:“微处理器终归是微处理器,而不是逻辑或状态机。类似地,内存总是内存。”他认为,尽管当前可编程器件别名很多如FPGA、PLD等,现在情况正在发生变化。FPGA将成为设计平台,它们将使微处理器、DSP、互连电容和开关构成的系统变为全能的通用平台,从而消除设计中的差异。

       如同许多其它的技术领域一样,可编程器件的不少术语很容易产生混淆。可编程器件、可重编程器件以及可重配置器件有何区别?Patel说:“可编程器件要么是一次可编程,要么在现场和工厂可编程数次。对于可重配置器件,不仅可编程,还具有其它功能。该器件在功能系统中还具有重编程功能,此即为可重配置器件成为真正‘人见人爱器件’的原因。”

       换言之,可重配置器件将具备人格化重编程,并无须完全关闭其驻留的系统。这与可编程器件相比大不相同,后者在对新要求重编程之前,总要求系统完全关闭。

       Adaptive Silicon公司营销副总裁Zak认为,可编程芯片是能编程实现不同功能的芯片,它可实现远程编程以执行不同功能的芯片。可重配置芯片是一种设计概念,通常视为能实时重配置的可重编程设计。根据环境的变化,可重配置芯片因此具有在不同场合应用、及时执行不同或多种功能的特性。Zak说,可重配置器件只是可重编程器件的子集,而可重编程器件是可编程器件的子集。

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