PLD技術發(fā)展新趨勢
21世紀初期,世界PLD技術將向著六個主要方向發(fā)展:
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/3028.htm近年來,PLD的發(fā)展很快,已經(jīng)從初期的低密度SPLD(如PAL/GAL等),向高密度CPLD發(fā)展。PLD的另一個新發(fā)展趨勢是不斷提高FPGA密度,以便開拓系統(tǒng)級可編程芯片市場。幾年前,當幾百萬門的FPGA還是一個夢時,領先的PLD 供應商就開始了競賽,將密度推向前所未有的水平。同時,他們也發(fā)現(xiàn)這一市場前景廣闊。目前,Altera公司開始采用0.18mm制造工藝,使其EP20K1500E器件達到具有240萬門的性能標準。Xilinx公司也不甘示弱,最近宣布為其Virtex-E系列產(chǎn)品增加300萬門的XCV3200E器件。
由于CPLD在計數(shù)器、編譯碼、數(shù)據(jù)變換、總線控制和存儲器控制等方面具有獨特的優(yōu)勢,從而得到了廣泛的應用。目前,一些著名廠商如Philips(該部門已被Xilinx收購)、Altera、Lattice和Xilinx公司等都推出了多種多樣的CPLD新產(chǎn)品。值得一提的是,Philips公司推出的CoolRunner系列CPLD產(chǎn)品,是業(yè)界率先采用 TotalCMOS 技術的CPLD產(chǎn)品,是具有高速度、零功耗特點的CPLD,它采用擴展可編程邏輯陣列(XPLA)體系結構,即多個邏輯塊圍繞一個零功率互聯(lián)陣列。
Altera公司和Xilinx公司等領先的PLD供應商,最近新推出首批用于PLD的處理器內(nèi)核,引起業(yè)界的密切關注,因為這意味著領先的公司正在進入低端嵌入控制市場和高端SoC應用市場。據(jù)專家預測,如果PLD 供應商能夠兌現(xiàn)他們的承諾,并且能夠進軍大部分系統(tǒng)級設計領域,那么,全球 PLD 市場將會獲得高達500億美元的市場規(guī)模。
ASIC供應商通常必須提供具有某種可配置能力的產(chǎn)品,使ASSP 設計人員獲得一種領先的可重配置能力。業(yè)界領先的ASIC設計公司對這一點十分重視,但目前基于標準單元的嵌入式FPGA市場仍然未能占有較大的份額。 InSearch研究公司估計,今年供應商大約只能售出價值1070萬美元的嵌入式FPGA。不過這是一個新的市場,市場潛力十分可觀。到2004年,標準單元的嵌入式FPGA市場將增至12億美元。Actel公司是第一家進入這一市場的純FPGA供應商。
最新上市的CPLD產(chǎn)品,大多采用可擦除的EEPROM和FLASH技術,這是由于這些產(chǎn)品能夠提供ISP(系統(tǒng)內(nèi)編程)功能。但是并非所有的CPLD產(chǎn)品都擁有ISP功能,因為ISP需要特殊的片上編程邏輯。ISP CPLD產(chǎn)品需要采用廠商提供的專用接口或JTAG(IEEE1149)標準接口來實現(xiàn)再編程。
ISP具有三個優(yōu)點:
(1)減輕工程師的原型設計負擔;
(2)廠商可以利用ATE測試工具在生產(chǎn)階段對器件進行編程和測試;
(3)如果需要換新碼,ISP可提供現(xiàn)場升級幫助。例如,Xilinx公司的XC9500 CPLD就是采用快速FLASH實現(xiàn)其ISP功能的。
目前,最新推出的PLD產(chǎn)品的容量呈現(xiàn)不斷增大的趨勢,有的新產(chǎn)品的容量已達到128個宏單元乃至256個宏單元,與此同時,這些產(chǎn)品的價格正在降低,因而在市場上十分走俏。此外,同一封裝尺寸的256、384和512個宏單元的PLD 器件也已經(jīng)開始推出。
這些新產(chǎn)品的共同特點是大大簡化了升級過程,其引腳和器件在電路板上的占位面積也達到了最小化。Atmel公司CPLD和SPLD產(chǎn)品總監(jiān)Jim Fahey指出:隨著PLD工藝技術的不斷進步,新推出的256宏單元產(chǎn)品十分引人注目,其性價比對用戶極具誘惑力。
最新推出的PLD產(chǎn)品同時具有低電壓、低功耗和綠色化的共同特點,例如Atmel公司今年即將推出電壓僅為5V乃至3.3V的0.35mm產(chǎn)品,此舉預示著全球PLD產(chǎn)品正在向著低電壓、低功耗的方向發(fā)展,而低電壓、低功耗是目前日漸受寵的綠色電子產(chǎn)品的主要標志之一。
PLD廠商要在競爭激烈的全球市場上取勝,必需使PLD產(chǎn)品具有價格競爭力,因此,千方百計降低PLD的成本是至關重要的。Altera公司正在將Nios產(chǎn)品瞄準8~32位低端領域的嵌入控制應用。Altera的執(zhí)行官Hoyer表示:“50MIPS的32位 Nios只占20K100PLD門數(shù)的25%,批量成本僅為5美元。我們在32位的低端市場具有競爭力。由于它們有很多外設功能而價格與16位產(chǎn)品相當,因此,我們不僅具有成本優(yōu)勢,而且能提供更靈活的解決方案。不過,在8位低端市場,可編程解決方案還有許多問題尚待解決。”
目前的關鍵問題在于PLD供應商能否快速地把外設、工具、設計支持等嵌入市場所需要的東西帶到網(wǎng)上。Hoyer認為,宣布有處理器內(nèi)核對供應商來說是件是容易的事,但是這并不意味著已經(jīng)具有嵌入處理器解決方案。
由于Nios 對市場來說是全新的,因此,Altera準備發(fā)布具有基本外設支持的處理器,這些基本外設包括計數(shù)器/時鐘、UART、并行I/O、SRAM和外部FLASH存儲器接口。 計劃擴展一些最通用的功能,如SPI和I2C接口,從而能夠直接訪問A/D等獨立的芯片,然后將推出提供靜態(tài)的SDRAM控制器,以便訪問主要的存儲器和以太網(wǎng)MAC。
科匯公司技術市場部經(jīng)理Jim Beneke指出:采用Xilinx公司的Spartan Ⅱ-100芯片,可以在1.5萬至 2 萬門的PLD器件中實現(xiàn)一個PCI內(nèi)核,并且能夠將70%的資源留給用戶自己進行后端設計,使產(chǎn)品具有極大的靈活性,而這類新產(chǎn)品的價格很低,僅為10美元左右。雖然目前全球市場上高密度PLD產(chǎn)品日漸受寵,但是低密度PLD產(chǎn)品依然熱銷,市場對32、64和 128個宏單元的CPLD產(chǎn)品的需求依然旺盛,正如Lattice公司產(chǎn)品營銷總監(jiān)Steve Stark所指出的:32宏單元PLD器件產(chǎn)品的價格僅為1美元,極具價格競爭力?!?/font>
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