擴大嵌入式領(lǐng)域勢力范圍 FPGA廠(chǎng)商積極備戰

　　隨著(zhù)經(jīng)濟情勢與市場(chǎng)環(huán)境的改變,歷經(jīng)長(cháng)足發(fā)展的可編程邏輯組件(PLD)正憑借著(zhù)成熟的技術(shù)將觸角深入量產(chǎn)型的消費及嵌入式市場(chǎng),并以更加經(jīng)濟的開(kāi)發(fā)成本持續搶占傳統ASIC/ASSP市場(chǎng).

　　"ASIC/ASSP的商業(yè)模式愈來(lái)愈難以為繼,"愛(ài)特(Actel)公司應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(chǎng)的成本以驚人的速度增長(cháng),在45nm節點(diǎn)約需30億美元;而到了32nm節點(diǎn),估計會(huì )達到100億美元."另一方面,全球市場(chǎng)的動(dòng)蕩情況,也對既有ASIC/ASSP的開(kāi)發(fā)及投片帶來(lái)了巨大壓力."平均每個(gè)設計要花費5,000萬(wàn)~1億美元,"陳冠志說(shuō).然而,目前卻缺乏規模超過(guò)數十億美元的細分市場(chǎng)來(lái)支持這些巨額投資,而這往往導致業(yè)者無(wú)法獲得足夠的投資報酬率.

　　這就是芯片產(chǎn)業(yè)的現況.但在PLD業(yè)者眼中,這卻是他們發(fā)揮長(cháng)處的絕佳時(shí)機.

　　包括Altera、Actel,最近都宣布了強化針對嵌入式市場(chǎng)的產(chǎn)品線(xiàn)及支持能力.

　　以供應軍用級FPGA起家的Actel,再度強調其特有的FlashFPGA架構,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)勢以外,FlashFPGA可為各種嵌入式應用帶來(lái)更高的效能與安全性,特別是針對醫療監控、保全等要求高度時(shí)效性(timecritical)的應用.

　　Actel希望以FlashFPGA更低耗電與更高安全性等固有優(yōu)勢,搶占目前SRAMFPGA市場(chǎng).陳冠志表示,"傳統SRAMFPGA結構復雜且占面積,由于它必須用電容充放電,因此靜態(tài)耗電問(wèn)題很?chē)乐?而我們的FPGA采用Flash單元,不必用電容做充放電,因沒(méi)有漏電路徑,也就沒(méi)有靜態(tài)功耗問(wèn)題."陳冠志強調,Actel的FlashFPGA本身的結構很難被中子或帶電粒子擊穿,因此安全性遠比SRAM高.基本上,它對于可能為芯片和系統帶來(lái)重大損失的軟錯誤(softerror)和韌體錯誤(firmerror)等幅射效應免疫.

　　同時(shí),SRAM"在制程微縮過(guò)程中很容易由于追求更低的電壓,導致軟錯誤和韌體錯誤更常發(fā)生,"他指出.另一方面,閘極尺寸的持續縮減也導致電容不斷減小,相對使芯片更容易受軟及韌體錯誤的影響.而FlashFPGA則免除了這些問(wèn)題.

　　由于這些特性,Actel正積極在各種消費、醫療和工業(yè)領(lǐng)域推廣其FlashFPGA.該公司一款I(lǐng)GLOO低功耗FPGA已應用在手機中,據稱(chēng)該組件實(shí)現了業(yè)界最小型的3x3mm封裝尺寸,靜態(tài)功耗僅有5μW.而針對工業(yè)和醫療應用,該公司也提出了Fusion系列混合信號FPGA,除了內建的閃存單元、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、電壓及電流監控,以及多個(gè)模擬I/O,協(xié)助設計人員快速完成設計.

　　Altera最近則進(jìn)一步擴大40nm的StratixIVEFPGA密度范圍,達820K邏輯單元(LE),主要用于支持更大容量的ASIC原型開(kāi)發(fā)和模擬,以及固網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)、軍事、計算機和儲存等應用.

　　"除了高密度FPGA,我們的NiosII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也結合了WindRiver、茂綸、艾睿(ARROW)、友晶(terasIC)、史賓納科技(SpinelTechnology)等合作伙伴,共同展示了運用其FPGA在工控、自動(dòng)化、通訊甚至機器人領(lǐng)域的實(shí)際應用范例.

　　例如,茂綸運用StratixII/IIIFPGA開(kāi)發(fā)出一系列研發(fā)實(shí)驗板,可隨驗證邏輯容量需求,讓用戶(hù)自行增加FPGA邏輯驗證模塊,也能直接更換高容量FPGA,無(wú)須更換平臺.艾睿和Altera及美國國家半導體合作,運用CycloneIIIFPGA和NiosII軟處理器開(kāi)發(fā)出了MotionFire馬達控制開(kāi)發(fā)平臺,目標是運用成熟且低成本的FPGA產(chǎn)品特性,快速進(jìn)行馬達控制與工業(yè)通訊開(kāi)發(fā)和相關(guān)測試等工作,適用領(lǐng)域包含了各種工業(yè)、汽車(chē)、醫療、儀器|儀表和消費性電子產(chǎn)品.