可編程混合信號技術(shù)彌補邏輯IC的成本與密度空白

電子設(shè)計工程師們始終追求一種全面的解決方案：他們期望獲得可編程、低功耗、低成本、小尺寸，并能快速上市的產(chǎn)品，同時希望這些產(chǎn)品的配置流程既迅速又便捷——而且無需學(xué)習(xí)新的軟件。在瑞薩電子，我們通過GreenPAK系列可配置IC和ForgeFPGA家族中的低密度可編程邏輯產(chǎn)品，完美地滿足了這一需求。

Jason Kim

Jason Kim, VP and GM Configurable Mixed-Signal Division

被稱為“硅樂高”的GreenPAK由Silego公司打造，是一款融合模擬和數(shù)字構(gòu)建模塊以及一次性可編程和非易失性存儲器的混合信號產(chǎn)品。瑞薩通過戰(zhàn)略收購Dialog Semiconductor將其納入旗下。對于那些通常需要花費數(shù)周甚至數(shù)月時間，經(jīng)歷昂貴且繁瑣設(shè)計過程的客戶而言，GreenPAK提供的即建即用模式的可配置硅基解決方案，使他們能夠在短短幾小時便可在桌面上創(chuàng)建出定制化ASIC。

瑞薩簡便易用的軟件工具環(huán)境——Go Configure Software Hub，全面支持GreenPAK可配置混合信號產(chǎn)品組合以及ForgeFPGAForgeFPGA低功耗產(chǎn)品系列。這兩個產(chǎn)品家族均采用圖形用戶界面（GUI），使用戶無需掌握特定的編程語言即可輕松操作。

01

GreenPAK

可編程性與易用性的交匯點

GreenPAK系列可編程混合信號產(chǎn)品組合增長，涵蓋數(shù)千款定制產(chǎn)品。這些產(chǎn)品均源自約50種不同的基本裸片。每個裸片都集成了多種宏單元、查找表、計數(shù)器、延時單元、觸發(fā)器與鎖存器、運算放大器，以及用于信號和電壓基準監(jiān)測的內(nèi)置模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器。瑞薩還提供異步狀態(tài)機（ASM）宏單元，允許用戶快速開發(fā)自己的定制狀態(tài)機。

GreenPAK將10到30個組件集成到單個定制IC中，不僅減少零件數(shù)量和電路板空間需求，還降低了功耗，使物料清單成本縮減三倍。除了縮短產(chǎn)品上市時間外，GreenPAK產(chǎn)品還省去了定制ASIC所需一次性的高昂工程（NRE）費用。

為提升易用性，GreenPAK設(shè)計軟件允許客戶完全自主地工作，保護其設(shè)計的專有部分。又或者客戶可以提供一份粗略的原理圖，由我們的全球應(yīng)用工程團隊據(jù)此進行設(shè)計?？蛻艨梢?a href="http://wenjunhu.com/soft/special/" target="_blank">下載《瑞薩GreenPAK應(yīng)用示例手冊》來進一步掌握GreenPAK的應(yīng)用。該手冊是一份針對GreenPAK IC的可配置混合信號設(shè)計技術(shù)及應(yīng)用指南，為系統(tǒng)級電路設(shè)計師提供經(jīng)濟實惠、個性化的解決方案。

在設(shè)計完成后，GreenPAK GUI輸出唯一的安全配置文件并燒錄至非易失性存儲器。若設(shè)計發(fā)生變動，工程師可在幾分鐘內(nèi)重新生成新器件。

客戶反響如何？迄今為止，我們已在消費、工業(yè)、通信以及符合AEC-Q100標準的車載應(yīng)用領(lǐng)域交付超過50億個GreenPAK產(chǎn)品，這些產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于從監(jiān)控電路、系統(tǒng)復(fù)位和電源序列，到電機與溫度控制等領(lǐng)域。

在一個案例中，一位客戶在真無線立體聲（TWS）耳機和充電盒之間創(chuàng)建了一個簡單的電源線通信協(xié)議。在另一個案例中，我們最新的一款GreenPAK產(chǎn)品取代了一個高度集成的傳統(tǒng)升壓轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器原本用于驅(qū)動蜂鳴器電機。借助這款GreenPAK產(chǎn)品，客戶將電路板尺寸和功耗均減少了50%，滿足了將設(shè)計縮小至少30%的目標，成功達成了產(chǎn)品小型化的愿景?？蛻羰褂肎reenPAK的方式屢屢超出了我們的想象，給我們帶來了許多驚喜。

02

利用ForgeFPGA產(chǎn)品家族

增強GreenPAK功能

作為GreenPAK套件的補充，瑞薩還在不斷擴展其ForgeFPGA產(chǎn)品家族，以滿足市場上一個被長期忽視的領(lǐng)域——低成本現(xiàn)場可編程邏輯。許多其它FPGA器件供應(yīng)商深陷追求高密度邏輯門的競賽，導(dǎo)致每個器件的邏輯門數(shù)高達數(shù)千萬個。而現(xiàn)實中，許多受成本和功耗預(yù)算限制的設(shè)計人員可能僅需要一千多個查找表。兩者之間的差異顯而易見。高密度FPGA的成本動輒超過1,000美元，而ForgeFPGA處理器的批量采購價格卻不到50美分。

瑞薩的低密度ForgeFPGA處理器專為那些以往會使用高成本FPGA或需要MCU與外部電路組合的低成本應(yīng)用而設(shè)計。相關(guān)用例包括大批量消費類應(yīng)用和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，如數(shù)據(jù)流水線、協(xié)議轉(zhuǎn)換和傳感器接口。

ForgeFPGA軟件提供兩種開發(fā)模式：一種是宏單元模式，其使用基于原理圖捕獲的開發(fā)流程；另一種是HDL模式，為經(jīng)驗豐富的FPGA開發(fā)人員提供熟悉的Verilog環(huán)境。用戶可以在使用過程中隨時在這兩種模式間自由切換。

無論是使用GreenPAK IC還是ForgeFPGA處理器，那些面臨功耗、空間和成本限制的客戶現(xiàn)在都可以獲得兩種互補的可編程器件模型。它們都具備易于使用的軟件、免費許可證以及全球應(yīng)用支持，幫助客戶提高成本敏感型設(shè)計的速度和效率。