適用于消費性市場的nanoFPGA技術(shù)
作者：愛特公司亞太區(qū)高級工程師及處理器專家溫仲堯
前言
傳統(tǒng)上，大批量消費性電子產(chǎn)品都是采用特定應(yīng)用標準產(chǎn)品(ASSP)或特定應(yīng)用集成電路(ASIC)來進行設(shè)計。這兩種設(shè)計技術(shù)的優(yōu)點包括擁有固定的功能性，并可針對特定應(yīng)用進行優(yōu)化設(shè)計。然而，在競爭激烈、變化快速的市場中，此兩種技術(shù)卻有非常難以克服的缺點。
首先，由于電子產(chǎn)品的生命周期越來越短，昂貴的NRE費用不一定能夠回收。同時，許多系統(tǒng)需要在日后進行升級或改版，但傳統(tǒng)定制的集成電路不能因應(yīng)這樣的需求。因此，制造商必須重新思索采用不同的設(shè)計方式，不只是著眼于產(chǎn)品設(shè)計，而是要符合整個產(chǎn)品生命周期的需求。
要在現(xiàn)今高度競爭的大批量市場中勝出，制造商必須能夠快速響應(yīng)市場需求。為了縮短產(chǎn)品上市時程，設(shè)計團隊需要更有效率的設(shè)計方式，以滿足快速設(shè)計、建立原型、縮短組件供貨時間、以及未來可輕松進行升級的多重目標。
在這樣的需求下，可編程邏輯數(shù)組(FPGA)便成為一個可行的選項。FPGA的歷史可回溯至80年代，然而一直到近來受惠于設(shè)計與工藝技術(shù)的進步，F(xiàn)PGA才開始有應(yīng)用到大批量消費性市場的可能。
一般來說，F(xiàn)PGA具備可程序與快速上市的優(yōu)點，設(shè)計人員僅需要對其內(nèi)建的邏輯數(shù)組進行編程，就可得到所需的功能特性，而不需要像開發(fā)一顆ASIC一樣，需要長時間的電路設(shè)計。而且當(dāng)內(nèi)建FPGA的產(chǎn)品已經(jīng)上市后，仍擁有修改更新功能的彈性，不像ASIC一樣，因為功能已經(jīng)固定，不能再進行變更。但是，F(xiàn)PGA還是一些缺點。尤其是，目前市場上大部分的FPGA都是采用SRAM-based技術(shù)，這使其有占位空間大與功耗高等缺點，因此傳統(tǒng)FPGA無法在大批量的消費性市場，甚至便攜式產(chǎn)品中，得到廣泛的采用。但是Actel以閃存為基礎(chǔ)的flash-based技術(shù)，卻完全不同！
Actel的nano FPGA技術(shù)
Actel致力于開發(fā)高功能性、低功耗的flash-based FPGA技術(shù)，并在以下5個領(lǐng)域都獲得了顯著的提升：功耗、尺寸、供貨周期、溫度、與價格。
Actel的nano FPGA組件包括IGLOO nano和ProASIC3nano兩個產(chǎn)品線，擁有與ASIC相近的功耗水平，它的開啟電流突波非常低，而且在移轉(zhuǎn)(transition)過程中也沒有高電流產(chǎn)生，這都是傳統(tǒng)SRAM-based FPGA組件常有的現(xiàn)象。
以圖1來看，具1萬個系統(tǒng)閘的IGLOO nano FPGA，其功耗僅有2μW，較其他FPGA產(chǎn)品功耗低15～25倍。這些組件支持1.2V～1.5V核心電壓與I/O操作，以及超低電壓的Flash*Frezze模式。
