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FPGA与ASIC、CPLD的比较 1、FPGA与ASIC ASIC相对于FPGA的优势：(1) 功耗更低：ASIC由于其门控时钟结构和异步电路设计方式，功耗非常低。这点对于一些简单设计并不明显，但是对于大规模器件和复杂设计就变得十分重要。目前有些网络处理器ASIC的功耗在数十瓦以上，如果用超大规模FPGA完成这类设计，其功耗将不可思议。(2) 能完成高速设计：ASIC适用的设计频率范围比FPGA广泛得多。目前FPGA宣称的最快频率不过500MHz，而对于大规模器件，资源利用率高一些的设计想达到250MHZ都是非常困难的，而很多数字ASIC的工作频率在10GHz以上。(3) 设计密度大：由于FPGA的底层硬件结构一致，在实现用户设计时会有大量单元不能充分利用，所以FPGA的设计效率并不高。与ASIC相比，FPGA的等效系统门和ASIC门的设计效率比约为1：10。 ASIC与FPGA相比的这3个显著优势将传统FPGA排除在很多高速、复杂、高功耗设计领域之外。 FPGA与ASIC相比的优势：(1) FPGA比ASIC设计周期短。FPGA的设计流程比ASIC简化很多，而且FPGA可以重复开发，其设计与调试周期比传统ASIC设计显著缩短。(2) FPGA比ASIC开发成本低：ASIC的NRE费用非常高，而且一旦NRE失败，必须耗巨资重新设计。加之ASIC开发周期长，人力成本激增，所以FPGA的开发成本与ASIC相比不可同日而语。(3) FPGA比ASIC设计灵活：因为FPGA易于修改，可重复编程，所以FPGA更适用于不断演进的标准。 如何能使FPGA和ASIC两者扬长避短、互相融合呢？解决方法有两种思路：一是在FPGA中内嵌ASIC模块，以完成高速、大功耗、复杂的设计部分，而对于其它低速、低功耗、相对简单的电路则由传统的FPGA逻辑资源完成，这种思路体现了FPGA向ASIC的融合；另一种思路是在ASIC中集成部分可编程的灵活配置资源，或者继承成熟的FPGA设计，将之转换成ASIC，这种思路是ASIC向FPGA的融合，被称为结构化ASIC。 二、FPGA与CPLD   特点 FPGA CPLD 备注 结构工艺 多为LUT加寄存器结构，实现工艺多为SRAM，也包含Flash、Anti-Fuse等工艺 多为乘积项，工艺多为E2COMS，也包含EEPROM、Flash、Anti-Fuse等不同工艺   触发器数量 多 少 FPGA更适合实现时序逻辑，CPLD多用于实现组合逻辑 Pin-to-Pin延时 不可预测 固定 对FPGA而言，时序约束和仿真非常重要 规模与逻辑复杂度 规模大、逻辑复杂度高，新型器件高达千万门级 规模小、逻辑复杂度低 FPGA用以实现复杂设计，CPLD用于实现简单设计 成本与价格 成本高、价格高 成本低、价格低 CPLD用于实现低成本设计 编程与配置 一般包含两种：外挂BootROM和通过CPU或DSP等在线编程。多数基本属于RAM型，掉电后程序丢失 有两种编程方式：一种是通过编程器烧写ROM，另一种较方便的方式是通过ISP模式。一般为ROM型，掉电后程序不丢失 FPGA掉电后一般将丢失原有逻辑配置，而反熔丝工艺的FPGA，如Actel的某些器件族和目前一些内嵌Flash或EECMOS的FPGA，如Lattice的XP器件族，可以实现非易失配置方式 保密性 一般保密性较差 好 一般FPGA不容易实现加密，但是目前一些采用Flash加SRAM工艺的新型器件(如LatticeXP系列等)，在内部嵌入了加载Flash，能提供更高的保密性 互联结构、连线资源 分布式、丰富的布线资源 集总式、相对布线资源有限 FPGA布线灵活，但是时序更难规划，一般需要通过时序约束、静态时序分析、时序仿真等手段提高并验证时序性能 适用的设计类型 复杂的时序功能 简单的逻辑功能     此外： 1、CPLD的基本结构：早期的CPLD主要用来代替PAL器件，所以其结构与PAL、GAL基本相同，采用了可编程的与阵列和固定的或阵列结构。在此基础上增加了一个全局共享的可编程与阵列，把多个宏单元连接起来。另外，I/O控制模板的数量和功能都有了进一步的提高。 2、FPGA一般由3种可编程电路和一个用于存储编程数据的静态存储器SRAM组成。这3种可编程电路是：可编程逻辑块(CLB: Configurable Logic Block)、输入/输出模块(IOB: I/O   Block)和互连资源(IR: Interconnect Resource)。可编程逻辑块是实现逻辑功能的基本单元，它们通常规则地排列成一个阵列，散布于整个芯片；可编程输入/输出模块主要完成芯片上的逻辑与外部封装脚的接口，它通常排列在芯片的四周；可编程互连资源包括各种长度的连线线段和一些可编程连接开关，它们将各个CLB之间、CLB与IOB之间以及IOB之间连接起来，构成特定功能的电路。   FPGA和CPLD都是可编程ASIC器件,有很多共同特点,但由于CPLD和FPGA结构上的差异,具有各自的特点: ①CPLD更适合完成各种算法和组合逻辑,FP GA更适合于完成时序逻辑。换句话说,FPGA更适合于触发器丰富的结构,而CPLD更适合于触发器有限而乘积项丰富的结构。 ②CPLD的连续式布线结构决定了它的时序延迟是均匀的和可预测的,而FPGA的分段式布线结构决定了其延迟的不可预测性。 ③在编程上FPGA比CPLD具有更大的灵活性。CPLD通过修改具有固定内连电路的逻辑功能来编程,FPGA主要通过改变内部连线的布线来编程;FP GA可在 逻辑门 下编程,而CPLD是在 逻辑块 下编程。 ④FPGA的集成度比CPLD高,具有更复杂的布线结构和逻辑实现。 ⑤CPLD比FPGA使用起来更方便。CPLD的编程采用E2PROM或FASTFLASH技术,无需外部存储器芯片,使用简单。而FPGA的编程信息需存放在外部存储器上,使用方法复杂。 ⑥CPLD的速度比FPGA快,并且具有较大的时间可预测性。这是由于FPGA是门级编程,并且CLB之间采用分布式互联,而CPLD是逻辑块级编程,并且其逻辑块之间的互联是集总式的。 ⑦在编程方式上,CPLD主要是基于E2PROM或FLASH存储器编程,编程次数可达1万次,优点是系统断电时编程信息也不丢失。CPLD又可分为在编程器上编程和在系统编程两类。FPGA大部分是基于SRAM编程,编程信息在系统断电时丢失,每次上电时,需从器件外部将编程数据重新写入SRAM中。其优点是可以编程任意次,可在工作中快速编程,从而实现板级和系统级的动态配置。 ⑧CPLD保密性好,FPGA保密性差。 ⑨一般情况下,CPLD的功耗要比FPGA大,且集成度越高越明显。