擴(kuò)大嵌入式領(lǐng)域勢(shì)力范圍，F(xiàn)PGA廠商積極備戰(zhàn)

擴(kuò)大嵌入式領(lǐng)域勢(shì)力范圍，FPGA廠商積極備戰(zhàn)

隨著經(jīng)濟(jì)情勢(shì)與市場(chǎng)環(huán)境的改變，歷經(jīng)長(zhǎng)足發(fā)展的可編程邏輯組件(PLD)正憑借著成熟的技術(shù)將觸角深入量產(chǎn)型的消費(fèi)及嵌入式市場(chǎng)，并以更加經(jīng)濟(jì)的開發(fā)成本持續(xù)搶占傳統(tǒng)ASIC/ASSP市場(chǎng)。

“ASIC/ASSP的商業(yè)模式愈來愈難以為繼，”愛特(Actel)公司應(yīng)用工程師陳冠志指出。巨額的芯片制造成本是首先面臨的關(guān)卡。“300mm晶圓廠的成本以驚人的速度增長(zhǎng)，在45nm節(jié)點(diǎn)約需30億美元；而到了32nm節(jié)點(diǎn)，估計(jì)會(huì)達(dá)到100億美元。”

另一方面，全球市場(chǎng)的動(dòng)蕩情況，也對(duì)既有ASIC/ASSP的開發(fā)及投片帶來了巨大壓力?！捌骄總€(gè)設(shè)計(jì)要花費(fèi)5,000萬~1億美元，”陳冠志說。然而，目前卻缺乏規(guī)模超過數(shù)十億美元的細(xì)分市場(chǎng)來支持這些巨額投資，而這往往導(dǎo)致業(yè)者無法獲得足夠的投資報(bào)酬率。

這就是芯片產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)況。但在PLD業(yè)者眼中，這卻是他們發(fā)揮長(zhǎng)處的絕佳時(shí)機(jī)。

包括Altera、Actel，最近都宣布了強(qiáng)化針對(duì)嵌入式市場(chǎng)的產(chǎn)品線及支持能力。

以供應(yīng)軍用級(jí)FPGA起家的Actel，再度強(qiáng)調(diào)其特有的Flash FPGA架構(gòu)，表示在成本更低、更快上市、靈活性更高等可編程組件特有的優(yōu)勢(shì)以外，F(xiàn)lash FPGA可為各種嵌入式應(yīng)用帶來更高的效能與安全性，特別是針對(duì)醫(yī)療監(jiān)控、保全等要求高度時(shí)效性(time critical)的應(yīng)用。

Actel希望以Flash FPGA更低耗電與更高安全性等固有優(yōu)勢(shì)，搶占目前SRAM FPGA市場(chǎng)。陳冠志表示，“傳統(tǒng)SRAM FPGA結(jié)構(gòu)復(fù)雜且占面積，由于它必須用電容充放電，因此靜態(tài)耗電問題很嚴(yán)重。而我們的FPGA采用Flash單元，不必用電容做充放電，因沒有漏電路徑，也就沒有靜態(tài)功耗問題。”

陳冠志強(qiáng)調(diào)，Actel的Flash FPGA本身的結(jié)構(gòu)很難被中子或帶電粒子擊穿，因此安全性遠(yuǎn)比SRAM高?；旧?，它對(duì)于可能為芯片和系統(tǒng)帶來重大損失的軟錯(cuò)誤(soft error)和韌體錯(cuò)誤(firm error)等幅射效應(yīng)免疫。

同時(shí)，SRAM“在制程微縮過程中很容易由于追求更低的電壓，導(dǎo)致軟錯(cuò)誤和韌體錯(cuò)誤更常發(fā)生，”他指出。另一方面，閘極尺寸的持續(xù)縮減也導(dǎo)致電容不斷減小，相對(duì)使芯片更容易受軟及韌體錯(cuò)誤的影響。而Flash FPGA則免除了這些問題。

由于這些特性，Actel正積極在各種消費(fèi)、醫(yī)療和工業(yè)領(lǐng)域推廣其Flash FPGA。 該公司一款I(lǐng)GLOO低功耗FPGA已應(yīng)用在手機(jī)中，據(jù)稱該組件實(shí)現(xiàn)了業(yè)界最小型的3 x 3mm封裝尺寸，靜態(tài)功耗僅有5μW。而針對(duì)工業(yè)和醫(yī)療應(yīng)用，該公司也提出了Fusion系列混合信號(hào)FPGA，除了內(nèi)建的閃存單元、RC/xtal振蕩器、PLL、RTC、參考電壓外，也具備可配置模擬單元如ADC；溫度、電壓及電流監(jiān)控，以及多個(gè)模擬I/O，協(xié)助設(shè)計(jì)人員快速完成設(shè)計(jì)。

Altera最近則進(jìn)一步擴(kuò)大40nm的Stratix IV E FPGA密度范圍，達(dá)820K邏輯單元(LE)，主要用于支持更大容量的ASIC原型開發(fā)和模擬，以及固網(wǎng)、無線、軍事、計(jì)算機(jī)和儲(chǔ)存等應(yīng)用。

“除了高密度FPGA，我們的Nios II軟處理器也已全面支持Linux，”Altera資深市場(chǎng)工程師王冬剛表示。此外，稍早前，Altera也結(jié)合了Wind River、茂綸、艾睿(ARROW)、友晶(terasIC)、史賓納科技(Spinel Technology)等合作伙伴，共同展示了運(yùn)用其FPGA在工控、自動(dòng)化、通訊甚至機(jī)器人領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用范例。

例如，茂綸運(yùn)用Stratix II/III FPGA開發(fā)出一系列研發(fā)實(shí)驗(yàn)板，可隨驗(yàn)證邏輯容量需求，讓用戶自行增加FPGA邏輯驗(yàn)證模塊，也能直接更換高容量FPGA，無須更換平臺(tái)。艾睿和 Altera及美國國家半導(dǎo)體合作，運(yùn)用Cyclone III FPGA和Nios II軟處理器開發(fā)出了MotionFire馬達(dá)控制開發(fā)平臺(tái)，目標(biāo)是運(yùn)用成熟且低成本的FPGA產(chǎn)品特性，快速進(jìn)行馬達(dá)控制與工業(yè)通訊開發(fā)和相關(guān)測(cè)試等工作，適用領(lǐng)域包含了各種工業(yè)、汽車、醫(yī)療、儀表和消費(fèi)性電子產(chǎn)品。