随着经济情势与市场环境的改变,历经长足发展的可编程逻辑组件(PLD)正凭借着成熟的技术将触角深入量产型的消费及嵌入式市场,并以更加经济的开发成本持续抢占传统ASIC/ASSP市场.

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"ASIC/ASSP的商业模式愈来愈难以为继,"爱特(Actel)公司应用工程师陈冠志指出.巨额的芯片制造成本是首先面临的关卡."300mm晶圆厂的成本以惊人的速度增长,在45nm节点约需30亿美元;而到了32nm节点,估计会达到100亿美元."另一方面,全球市场的动荡情况,也对既有ASIC/ASSP的开发及投片带来了巨大压力."平均每个设计要花费5,000万~1亿美元,"陈冠志说.然而,目前却缺乏规模超过数十亿美元的细分市场来支持这些巨额投资,而这往往导致业者无法获得足够的投资报酬率.

这就是芯片产业的现况.但在PLD业者眼中,这却是他们发挥长处的绝佳时机.

包括Altera、Actel,最近都宣布了强化针对嵌入式市场的产品线及支持能力.

以供应军用级FPGA起家的Actel,再度强调其特有的FlashFPGA架构,表示在成本更低、更快上市、灵活性更高等可编程组件特有的优势以外,FlashFPGA可为各种嵌入式应用带来更高的效能与安全性,特别是针对医疗监控、保全等要求高度时效性(timecritical)的应用.

Actel希望以FlashFPGA更低耗电与更高安全性等固有优势,抢占目前SRAMFPGA市场.陈冠志表示,"传统SRAMFPGA结构复杂且占面积,由于它必须用电容充放电,因此静态耗电问题很严重.而我们的FPGA采用Flash单元,不必用电容做充放电,因没有漏电路径,也就没有静态功耗问题."陈冠志强调,Actel的FlashFPGA本身的结构很难被中子或带电粒子击穿,因此安全性远比SRAM高.基本上,它对于可能为芯片和系统带来重大损失的软错误(softerror)和韧体错误(firmerror)等幅射效应免疫.

同时,SRAM"在制程微缩过程中很容易由于追求更低的电压,导致软错误和韧体错误更常发生,"他指出.另一方面,闸极尺寸的持续缩减也导致电容不断减小,相对使芯片更容易受软及韧体错误的影响.而FlashFPGA则免除了这些问题.

由于这些特性,Actel正积极在各种消费、医疗和工业领域推广其FlashFPGA.该公司一款IGLOO低功耗FPGA已应用在手机中,据称该组件实现了业界最小型的3x3mm封装尺寸,静态功耗仅有5μW.而针对工业和医疗应用,该公司也提出了Fusion系列混合信号FPGA,除了内建的闪存单元、RC/xtal振荡器、PLL、RTC、参考电压外,也具备可配置模拟单元如ADC;温度、电压及电流监控,以及多个模拟I/O,协助设计人员快速完成设计.

Altera最近则进一步扩大40nm的StratixIVEFPGA密度范围,达820K逻辑单元(LE),主要用于支持更大容量的ASIC原型开发和模拟,以及固网、无线、军事、计算机和储存等应用.

"除了高密度FPGA,我们的NiosII软处理器也已全面支持Linux,"Altera资深市场工程师王冬刚表示.此外,稍早前,Altera也结合了WindRiver、茂纶、艾睿(ARROW)、友晶(terasIC)、史宾纳科技(SpinelTechnology)等合作伙伴,共同展示了运用其FPGA在工控、自动化、通讯甚至机器人领域的实际应用范例.

例如,茂纶运用StratixII/IIIFPGA开发出一系列研发实验板,可随验证逻辑容量需求,让用户自行增加FPGA逻辑验证模块,也能直接更换高容量FPGA,无须更换平台.艾睿和Altera及美国国家半导体合作,运用CycloneIIIFPGA和NiosII软处理器开发出了MotionFire马达控制开发平台,目标是运用成熟且低成本的FPGA产品特性,快速进行马达控制与工业通讯开发和相关测试等工作,适用领域包含了各种工业、汽车、医疗、仪器|仪表和消费性电子产品.

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