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非易失性FPGA以其低功耗、高性價比的特點在低成本FPGA市場中展露潛力。據Altera公司產品營銷資深總監Patrick Dorsey介紹，全球FPGA一年的市場規模為50億美元，其中低成本FPGA約為15億美元，而非易失性FPGA則占低成本FPGA的三分之一，即不久的將來，其市場規模將達到5億美元。 在硅片融合的趨勢之下，器件數量的降低、系統級別的功能集成成為FPGA主要的技術方向。日前，Altera非易失MAX 10 FPGA已開始供貨，據稱，這是業界首款非易失、雙配置的FPGA，結合了雙配置閃存、模擬模塊、嵌入式處理以及DDR3外部存儲器接口等功能。與其他低成本FPGA相比，高度集成的非易失FPGA電路板面積銳減50%。 Altera公司產品營銷資深總監Patrick Dorsey MAX 10 FPGA是空間受限系統的高效解決方案 與傳統FPGA（圖1）相比，MAX 10進行了系統級別的集成，使其在整個系統中的價值得以最大化（圖2）。首先，通過集成片內閃存，MAX 10 FPGA在不到10 ms內就可完成配置。對于系統管理應用，瞬時接通特性使得MAX 10 FPGA成為系統電路板上最先工作的器件，控制其他電路板元器件的啟動。在數據通路應用中，瞬時接通特性支持MAX 10 FPGA在上電時提供積極的用戶交互功能。 圖1：傳統的FPGA系統組成。 圖2：MAX 10簡化了傳統的FPGA系統。 其次， MAX 10 FPGA集成的片內閃存支持雙配置，在一個芯片中實現兩個FPGA設計。利用雙配置功能，器件可以完成失效安全更新，一個閃存模塊指定用于更新鏡像，而另一個模塊保留用于“安全”工廠鏡像。通過這一功能，能夠更快地部署系統，降低維護成本，運行生命周期更長。 第三，MAX 10 FPGA集成包括ADC以及溫度檢測二極管的模擬模塊。可用于需要系統監視的應用中（例如溫度控制和觸摸屏人機接口控制等）。集成模擬模塊降低了電路板復雜度，減小了延時，實現了更靈活的采樣排序，包括雙通道同時采樣等。 第四，MAX 10 FPGA支持Altera軟核Nios II嵌入式處理器的集成，為嵌入式開發人員提供了單芯片、完全可配置的瞬時接通處理器子系統。利用集成在MAX 10 FPGA中的Nios II嵌入式處理器，器件可以用于復雜的控制系統中。 “MAX 10 FPGA（圖3）在一個器件中集成了很多功能，滿足了市場上對節省空間、降低成本和功耗的需求。早期試用計劃的數百名客戶已經認識到嵌入式閃存技術與可編程邏輯、模擬、DSP和微處理器功能相結合的優勢，現在，所有客戶都使用了MAX 10器件、電路板、IP和軟件。”Patrick Dorsey說。 圖3：更少的BOM，更小的PCB，可實現瞬時接通配置。 器件的集成功能結合小外形封裝(僅為3 mm×3 mm)，使MAX 10 FPGA成為空間受限系統的高效解決方案，例如汽車和工業應用等。在高級通信、計算和存儲應用中，MAX 10 FPGA能夠有效地管理復雜控制功能，同時進行系統配置、接口橋接、電源排序和I/O擴展。 此外，MAX 10 FPGA使用輔助的Altera Enpirion電源器件，進一步提高了在集成和封裝方面的系統總價值。Enpirion電源產品是高度集成的解決方案，可簡化電路板設計，減少BOM成本。 MAX 10 FPGA系列產品使用TSMC 55 nm嵌入式閃存工藝技術，現已開始發售，相關評估套件和設計解決方案也可同步供貨。多種設計解決方案包括了Quartus II軟件、評估套件、設計實例，以及通過Altera設計服務網絡(DSN)提供的設計服務，還有文檔和培訓等，有助于用戶加速系統開發進程。 高集成度成為FPGA主要技術趨勢 Patrick Dorsey表示，不論是低成本FPGA還是高端FPGA，越來越多的功能集成都是一個主要的發展趨勢。與競爭對手相比，同類產品僅是將閃存和FPGA的晶圓封裝在一起，并非真正意義上的單芯片，或者是產品本身是CPLD而非FPGA結構，其功能非常簡單，沒有DDR、PLL、Nios處理器以及數模轉換功能，性能要遠遠弱于MAX 10 FPGA，高集成度是Altera的顯著優勢。 而除了器件本身的功能集成，FPGA也將越來越多地實現系統級的功能集成。例如基于Intel最新的封裝技術，能夠實現更高效的低成本、多晶圓的集成，這也意味著更多的系統級能力會被集成到FPGA系統中，FPGA也將越來越多地成為片上系統的一部分，其功能將會超越3D系統集成封裝，迎來更大的市場空間。 |
