FPGA成為替代ASIC的最佳選擇
FPGA成為替代ASIC的最佳選擇
多年來,Xilinx公司的可編程邏輯技術(shù)始終扮演著ASIC替代解決方案的角色。過去十多年來,每次當(dāng)ASIC技術(shù)實(shí)現(xiàn)摩爾定律的預(yù)期,Xilinx FPGA和CPLD都迅速填補(bǔ)了由此而留下的間隙。最近,有些ASIC制造商推出了稱為結(jié)構(gòu)化ASIC（Structured ASIC）的改進(jìn)ASIC結(jié)構(gòu),試圖解決與基于標(biāo)準(zhǔn)單元的ASIC和門陣列相關(guān)的一些問題。但最終,人們都會問到這一決定性問題,"如果我們需要100萬門至500萬門的設(shè)計,到底哪種技術(shù)最佳地結(jié)合了硬件、軟件和設(shè)計支持,從而可最好地滿足我們的需要？"
歷史上,高速度100萬門以上的單片系統(tǒng)（SoC）一直是ASIC的獨(dú)占領(lǐng)域。但現(xiàn)在,促進(jìn)高端ASIC發(fā)展的工藝技術(shù)也同樣適用于FPGA。事實(shí)上,FPGA的發(fā)展也幫助推動了最新工藝技術(shù)的發(fā)展。例如,Xilinx的Spartan-3器件很早就采用了90nm、300mm工藝的設(shè)計定案（tape-out）并很快推出了采用相應(yīng)工藝制造的器件。現(xiàn)在,就門和I/O的數(shù)量來說,平臺FPGA可輕松滿足要求。Spartan-3 FPGA可提供高達(dá)500萬系統(tǒng)門和784個I/O。Virtex-II Pro系列可提供更高的密度和更大的封裝尺寸。平臺FPGA的力量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止是邏輯門和I/O數(shù)量。例如,Spartan-3系列可提供近2M位塊RAM和104個硬連線18 x 18乘法器,而Virtex-II Pro則可提供高達(dá)10M位塊RAM資源和556個乘法器,而這些對于DSP系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)非常關(guān)鍵。
自從開始將幾片TTL器件的邏輯集成到單片F(xiàn)PGA中以來,靈活性始終是可編程邏輯器件的特點(diǎn)。平臺FPGA將這一靈活性提高了幾個量級�，F(xiàn)在,大量系統(tǒng)部件IP可以嵌入到單片平臺FPGA器件中。Xilinx平臺FPGA集成了塊存儲器、軟和硬處理器芯核、DSP功能和可編程I/O連接功能,以及由Xilinx公司和第三方供應(yīng)商開發(fā)的其它IP。當(dāng)然,每個設(shè)計小組還為完全可編程的器件增添了他們自己的差異化IP。完全的可編程能力為半導(dǎo)體芯片提供了最大的靈活性和最有效的使用。
而仔細(xì)考察標(biāo)準(zhǔn)單元結(jié)構(gòu)ASIC即可發(fā)現(xiàn)其靈活性非常有限。僅有數(shù)層金屬層是可定制的,其它金屬層以及所有的邏輯都由ASIC制造商固定。每家制造商提供具有少量不同的芯片,所嵌入的IP核心的類型和數(shù)量有所不同。每種類型的結(jié)構(gòu)ASIC通過固定的專用資源來滿足特定應(yīng)用的要求。不幸的是,對于客戶來說,如果設(shè)計不能十分匹配制造商提供的某種芯片的特性,那么有些芯片資源就會被浪費(fèi),結(jié)果是要么設(shè)計受到損害,要么就不得不從頭來。在任何情況下,提供給設(shè)計小組的靈活性非常小。
結(jié)構(gòu)化ASIC的不靈活還會帶來訂貨和庫存風(fēng)險。即使一個結(jié)構(gòu)化ASIC設(shè)計進(jìn)行得非常完美,目標(biāo)市場也會變化,或者標(biāo)準(zhǔn)會更新。在這種情況下,庫存和NRE成本就被浪費(fèi)了。另一方面,PFGA可容易地進(jìn)行重新編程來適應(yīng)新的要求,或者FPGA庫存可以重新應(yīng)用于另一個項目。
在競爭分析中,FPGA開發(fā)工具經(jīng)常被不公平地忽略了。但事實(shí)是,FPGA供應(yīng)商擁有在規(guī)模和經(jīng)驗(yàn)方面都足以與最大型EDA供應(yīng)商相匹敵的軟件開發(fā)隊伍。他們設(shè)計和提供了健壯和全面的工具套件,其成本僅與技術(shù)支持的價格相當(dāng)。
FPGA供應(yīng)商工具套件的健壯性從每年新開始的采用FPGA的設(shè)計數(shù)量上可以得到證明。2002年,新開始的采用FPGA的
