原创 FPGA工艺分类

2011-5-30 17:23 3970 4 4 分类: FPGA/CPLD

现今市面上绝大部分的FPGA都是Altera或者是Xilinx的,因此大部分设计师使用的也都是这两家旗下的拳头产品----基于SRAM查找表的FPGA。

从原理上说,FPGA(field programable gate array)分为三大类(一说两类):基于SRAM查找表;基于多路开关反融丝;最后还有基于FLASH的。

事实上,从RTL级设计而言,貌似三者基本一致的,匹配对了型号,用Verilog所写的代码都是差不多的。但是,在应用当中,三者的性能,特点以及应用环境相去甚远。

1 基于多路开关反熔丝

  熔丝一词,大家应该都比较熟悉,是指在烧写程序的时候把熔丝烧断,反融丝恰恰相反,其实就是在编程时把本不通的结点烧通。

  通过对几个级联的多路开关输入端的通断进行“烧写”(置0,或者置1),实现了在多路开关选择端与最终输出的逻辑对应。(也是某种意义上的查找表)

   事实上,在商业领域,这一款用的是最少的。为什么?因为第一,种类和数量比较少。目前只有Actel以此为主打产品,QuickLogic公司也有一定份额。第二,贵。这个可能统计的不够全面,但至少就笔者接触到的情况来看,Actel的反融丝FPGA价格都是不菲的。第三,这种FPGA只能一次性编写,对于灵活性要求较高的产品而言,不能更新,而且不小心烧错程序。。。。。可就彻底悲剧了。

   那这款FPGA还有什么价值吗?有,价值大大的。虽然它失去了多次编程的灵活性,但是大大增强了系统的稳定性。这种结构的FPGA适合应用在环境苛刻的场合,比如高振动,强电磁辐射的航空航天及军事领域。(航天和军方都是花钱不眨眼的,给他们的东西,能不贵吗?)同时,系统的保密性也比较好。由于不需要从外部加载配置,上电后即可工作,也就是所谓的“瞬时接通”。它可以应用在对上电时间要求苛刻的场合。由于逻辑固定,这种FPGA的体积和功耗也小于SRAM结构的FPGA。

    典型产品是Actel的Axcelerator系列,SX-A系列,eX系列和MX系列。QuickLogic的Eclipse系列和PolarPro系列。

2 基于SRAM查找表的FPGA

  基本上可以说市面上所说的FPGA绝大部分指的就是这款。其具体原理就不赘述了。目前最大的两个FPGA生产厂家Altera和Xilinx的所有FPGA都是这一类型。这种FPGA的优点是可以用较低的成本实现较高的密度和较高的性能,缺点是掉电易失,每次上电都要重新配置。重新加载需要外部器件来实现,不仅增加了系统成本,而且引入了不稳定因素,加载过程也容易受到干扰而失败,同时也易受到监听而破解加载文件比特流。

  但是,因为他便宜,灵活在民用领域,应用非常广泛。

    典型产品是Altera的Cyclon 和Stratix系列。Xilinx的Vertex和Spartan系列

3 基于FLASH的FPGA

 这种FPGA兼容了以上两款的优点:可擦写和掉电非易失。它是近几年新兴的技术,目前还没有大规模普及。

典型产品 Actel 的ProASIC3和ProASIC3.

注:Actel公司已经被Microsemi公司收购。

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