發布日期：2022-07-14 點擊率：36
近年內,Actel不斷推出瞄準便攜式應用的高靈活性、低功耗的FPGA產品。這方面的產品包括,靜態功耗為5mW的超低功耗FPGA——IGLOO系列產品、采用Flash技術的低功耗FPGA、適用便攜式應用處理器的FPGA以及低功耗系統管理IP和優化功率的設計創建與分析工具等。近日,Actel 亞太區總經理賴炫川在接受《電子工程專輯》記者專訪時表示,Actel的使命就是通過創新可編程邏輯解決方案,從芯片級到系統級解決功耗問題。并期望一提到功耗問題時,設計人員就會立即想到Actel。
業界趨勢繼續推動對低功耗的需求,基于Flash的FPGA將走紅
由于便攜式產品的生命周期短及市場競爭激烈,FPGA設計人員必須不斷增加新的功能和復雜性,但卻不能耗用更多的電池能量。因此他們不僅要求開發工具全面,而且要求易于使用,也要求專為降低功耗而優化。而另一個非常值得關注的趨勢是動態功耗的重要性日益增加。賴炫川解釋說,一直以來業界關注更多的是產品的靜態功耗問題,但在時鐘經常切換且為FPGA提供輸入的應用中,如便攜式視頻和醫療設備的高速數據管線,動態功耗就顯得至關重要,而且目前在功率預算中所占的比例越來越大。舉例來說,相對于,FPGA工作電壓在時可降低約36%的動態功耗,同時采用功耗驅動布局還可降低約13%。
他認為,現在FPGA廠商面臨的挑戰將是如何把FPGA做的更像ASIC。這就意味著需要不斷降低系統和單個器件的成本以及功耗,并提高設計的安全性和可靠性,單芯片解決方案以及滿足設備的功耗要求等。傳統的基于SRAM的FPGA解決方案無法滿足這些要求,而非易失性的基于Flash的FPGA產品則先天性的具有這方面的優勢。因此,非易失性、單芯片FPGA技術是對有限板基空間、功耗、上市時間、安全性和低成本有特定要求的系統設計工程師的上佳選擇。
重新定義低功耗的新標準
為了進一步擴展Actel低功耗可編程解決方案組合,Actel面向高性能及對功耗敏感的系統設計人員推出了全新的ProASIC3L系列FPGA。它以ProASIC3架構為基礎,門電路數從25萬到300萬個,且備有商用和工業用兩種溫度等級,帶有嵌入式SRAM存儲器、大量I/O、鎖相環 (PLL) 以及非易失性存儲器。與5μW IGLOO FPGA系列一樣,ProASIC3L器件也支持核心電壓和Flash*Freeze技術,使設計人員無需關斷時鐘或電源,即可迅速將器件從動態工作模式切換到靜態模式。在利用同級100萬門 FPGA的典型高速設計中,ProASIC3L器件的動態功耗為100mA,靜態功耗為1mW。同時,ProASIC3L系列還支持FPGA優化32位ARM Cortex-M1處理器的免費實現。
除了努力降低功耗,Actel在芯片封裝、開發接口IP方面也是做足了工夫。例如其5μW IGLOO FGPA 系列的封裝尺寸就只有4mm×4mm,但卻帶來了4倍更高的密度、3倍更多的I/O,以及減小尺寸達36%的效果；在便攜式存儲中,FPGA可作為從處理器總線到存儲接口的橋接ATA6和CE-ATA,SD1.1/2.0和MMC,CompactFlash3.0 CardBus2.1/PCMCIA。這些產品的應用目標市場主要是針對智能電話、GPS、PDA,手持式和流動存儲以及袋裝計算器和銷售終端等。
關于Actel的產品為什么一直還在采用工藝技術,賴炫川解釋說,在制程工藝技術和功耗的坐標軸中,動態功耗和靜態功耗相交的最低點,對應的工藝制程技術是,也就是說,采用工藝技術,漏電流是最低的,這就是我們為什么一直以來還在采用工藝技術的原因。
未來市場策略
過去人們很少在消費電子領域考慮使用FPGA,但由于ASIC的發展越來越受到限制,隨著芯片尺寸和功耗的降低,FPGA將變得越來越有吸引力。賴炫川認為,在中國大部分使用FPGA的客戶都是制造消費類電子產品的,而下一個應用熱點將會是在汽車電子,因為可編程邏輯在那里也是一個非常適合的候選技術。比如包括進入混合動力、電動汽車或燃料電池汽車的控制系統；以及包括防撞系統、盲點檢測和告警系統,以及倒車攝像頭在內的汽車安全應用系統等等。
談到市場競爭,他表示,隨著市場越來越細分,Actel要做的是預測和洞察未來的市場在哪里,必須專注于自身的差異化發展,選擇那些大廠商尚未完全鎖定的、更具爆炸性增長的領域,而不是和更強大的領導者盲目競爭。例如,低成本的FPGA目前只占市場的10%,但是未來三年將超過30%,這就是機會。
消費電子引領FPGA未來,眾廠商各顯神通
其實看準這一機遇的不單是Actel。賽靈思公司CTO Ivo Bolsens博士在接受本刊記者采訪時就曾表示,FPGA未來將向專用化和復雜SoC發展,傳統的軟件可編程和硬件可編程正走向融合。就未來幾年而言,FPGA的增長主要來自于三重播放的機會和消費電子應用。更長遠地看,兼具高度并行處理和低功耗特點的FPGA,未來將獲得來自消費電子領域的大量機會。
針對市場的這一特點,賽靈思也推出了自己的非易失性產品Spartan-3AN,它強調成本和靈活性,可用于平板電視、機頂盒、IPTV、網關、醫療等市場。另外,已量產的XtremeDSP信號處理解決方案產品系列新增功耗優化的Spartan-3A DSP器件,為低成本且低功耗FPGA領域的應用如軍事通信戰術無線電系統、無線接入點和便攜式醫療設備等,提供了高性能的數字信號處理能力。
另一FPGA巨頭Altera公司也不甘示弱,最新推出了其零功耗MAX IIZ CPLD產品,該器件是專門針對解決便攜式應用市場的功耗、封裝和價格限制而設計開發的。借助Stratix III和Cyclone III FPGA、HardCopy結構化ASIC以及MAX IIZ CPLD,Altera為業界提供了全套的低功耗解決方案。
FPGA廠商Lattice公司也宣布,將在IIC-2008上推出采用了90nm制程的第三代非易失性(NV)FPGA系列LatticeXP2,強調通過最新的True NV FPGA技術,可提供彈性化邏輯、最小占位空間、高度安全性,以及低于1ms的瞬時激活等優勢,可廣泛地應用于無線基地臺與醫療應用中。
