|
FPGA市場(chǎng)早在90年代后期就經(jīng)過(guò)了一番激烈整合，許多業(yè)者不是退出PLD市場(chǎng)，就是出售其PLD業(yè)務(wù)部門(mén)，或將PLD業(yè)務(wù)部門(mén)分立成獨立公司，或進(jìn)行購并等。時(shí)至今日，FPGA市場(chǎng)的主要業(yè)者僅剩數家，包括Altera、Xilinx、Actel、Atmel、 Lattice、QuickLogic等，不過(guò)2007年11月QuickLogic也確定淡出FPGA市場(chǎng)，并轉進(jìn)發(fā)展CSSP(客戶(hù)特殊標準產(chǎn)品)。當然，也不乏Silicon Blue這樣的新從業(yè)者出現，初創(chuàng )FPGA公司一般都以創(chuàng )新的技術(shù)為支撐，瞄準某些特定應用領(lǐng)域而占據了市場(chǎng)的一定份額。 Altera領(lǐng)跑業(yè)界率先推出40nm器件 隨著(zhù)對互聯(lián)網(wǎng)傳輸視頻、高速無(wú)線(xiàn)數據和數字電視等服務(wù)需求的不斷增長(cháng)，設計人員需要能夠提供更快的數據速率、更高的接口帶寬和數據處理能力以及更強的解決方案，而且其功效要好。為解決這些設計挑戰，借助與TSMC長(cháng)達15年的牢固合作關(guān)系Altera在業(yè)界率先推出了40nm Stratix IV FPGA和HardCopy IV ASIC（一種結構化ASIC），兩款產(chǎn)品都提供收發(fā)器，在密度、性能和低功耗上遙遙領(lǐng)先。Stratix IV系列有680K邏輯單元，比Altera的Stratix III 系列高2倍，是目前市場(chǎng)上密度最高的FPGA。HardCopy IV ASIC系列在密度上和 Stratix IV 器件等價(jià)，具有1330萬(wàn)邏輯門(mén)（見(jiàn)圖1）。Altera 40-nm器件滿(mǎn)足了眾多市場(chǎng)對各種高端應用的需求，例如，無(wú)線(xiàn)和有線(xiàn)通信、軍事、廣播和ASIC原型開(kāi)發(fā)等。 Stratix IV FPGA系列包括兩個(gè)型號，具有豐富的存儲器和數字信號處理 (DSP) 資源的增強型(Stratix IV E FPGA) ，以及帶有收發(fā)器的增強型 (Stratix IV GX FPGA)。Stratix IV GX FPGA 的 48 個(gè)收發(fā)器工作在 8.5 Gbps，為設計人員提供業(yè)界最大的帶寬，是任何其他 FPGA 帶寬的兩倍以上。 Stratix IV GX FPGA 還為 PCI Express (PCIe) Gen 1和2提供硬核知識產(chǎn)權(IP)支持，并支持多種協(xié)議，包括 Serial RapidIO、XAUI ( 包括 DDR XAUI) 、 CPRI ( 包括 6G CPRI)、CEI 6G、Interlaken和以太網(wǎng)等。為滿(mǎn)足客戶(hù)對低功耗的需求，Stratix IV系列器件采用了Altera獲得專(zhuān)利的可編程功耗技術(shù)。這一低功耗技術(shù)優(yōu)化邏輯、DSP和存儲器模塊，在設計中需要的地方提高性能，而盡可能降低其他地方的功耗。 在新的HardCopy IV ASIC系列中，Altera首次提供了基于收發(fā)器的ASIC選擇。在設計中使用Stratix FPGA，具有FPGA硬件和軟件協(xié)同設計和協(xié)同驗證的優(yōu)勢，產(chǎn)品面市縮短了幾個(gè)月的時(shí)間，而使用HardCopy ASIC具有ASIC量產(chǎn)的優(yōu)勢。 近期該公司還發(fā)布了新版Quartus II 設計軟件，并為40-nm產(chǎn)品提供最佳的IP解決方案。Quartus II 軟件8.0的性能在業(yè)界是最好的，邏輯利用率非常高，而編譯時(shí)間最短，設計人員采用該軟件不但提高了團隊設計的效率，而且能夠盡快將產(chǎn)品推向市場(chǎng)。 圖1 Altera 40nm Stratix IV和HardCopy IV將大大超過(guò)平均ASIC容量 Xilinx細分產(chǎn)品敲開(kāi)高校大門(mén) Xilinx作為半導體業(yè)界的著(zhù)名FPGA廠(chǎng)商，為FPGA技術(shù)創(chuàng )新做出了突出的貢獻，目前Xilinx又在數字信號處理領(lǐng)域大展宏圖。我們處于數字化廣播時(shí)代，對DSP需求很大，顯然FPGA在這個(gè)領(lǐng)域也擁有獨特的優(yōu)勢，可以并行的在一個(gè)周期內處理很多事情，它們之間必將是合作和良性競爭的關(guān)系。據此，Xilinx把自己的產(chǎn)品分類(lèi)更細，并把DSP應用的產(chǎn)品單獨作為一個(gè)方向進(jìn)行推廣。例如高端65nm V5系列分為面向四個(gè)領(lǐng)域的優(yōu)化：LX、LXT、SXT和FXT，分別針對邏輯密集、嵌入式處理、DSP以及串行連接應。它的DSP設計環(huán)境主要由System Generator for DSP工具、AccelDSP綜合工具以及豐富的DSP知識產(chǎn)權(IP)內核組成。與需要不同算法開(kāi)發(fā)和RTL編碼步驟的分立式設計流程不同，System Generator for DSP提供了一個(gè)綜合的建模和驗證環(huán)境，從在Simulink中完成最初的設計輸入直至最終的FPGA設計收斂，整個(gè)流程非常平滑，不需要學(xué)習或使用傳統的RTL設計方法。AccelDSP綜合工具是一個(gè)基于MATLAB語(yǔ)言的高級工具，主要用于針對Xilinx公司FPGA的DSP模塊設計，可將浮點(diǎn)至定點(diǎn)轉換過(guò)程自動(dòng)化、生成可綜合的VHDL或Verilog代碼，并為驗證過(guò)程創(chuàng )建測試基準向量。設計人員可以從MATLAB算法生成定點(diǎn)Cordially模型或System Generator模塊（見(jiàn)圖2）。 圖2 使用FPGA實(shí)現高性能DSP Xilinx全球規劃中將中國視為一個(gè)戰略性市場(chǎng)。與"2008 可編程解決方案中國巡演" 幾乎同步，Xilinx聯(lián)合中國電子學(xué)會(huì )聯(lián)手打造了“中國電子學(xué)會(huì ) Xilinx 杯開(kāi)放源碼硬件創(chuàng )新大賽”。 此次大賽推動(dòng)了基于現場(chǎng)可編程門(mén)陣列的開(kāi)放源碼創(chuàng )新應用，營(yíng)造 “ 交流、奉獻與分享 ” 的開(kāi)放社區精神，促進(jìn)中國自主知識產(chǎn)權 IP 及芯片的發(fā)展。另外，Xilinx公司和Ultrawise在無(wú)錫成立 FPGA 創(chuàng )新中心，專(zhuān)注于高端的職業(yè)技術(shù)教育，將人才培養生態(tài)體系的建設作為核心業(yè)務(wù)。該運營(yíng)模式使中國更多的有志青年投身到高端技術(shù)領(lǐng)域并通過(guò)使用Xilinx公司提供的FPGA芯片加快了Xilinx在中國的發(fā)展步伐。 初創(chuàng )FPGA廠(chǎng)商：面向便攜式應用 FPGA領(lǐng)域依然有新興業(yè)者出現，例如Silicon Blue。成立于2006年的Silicon Blue已經(jīng)擁有了一定的實(shí)力，該公司的策略瞄準的是低功耗手持式移動(dòng)裝置，并不直接與Altera，Xilinx等廠(chǎng)商的高端產(chǎn)品對話(huà)。根據Semico調查研究，對于可編程邏輯芯片而言，手持式應用是一個(gè)快速增長(cháng)的市場(chǎng)，預估可編程邏輯芯片在這些應用領(lǐng)域的市場(chǎng)值將在2010年前超過(guò)6億5000萬(wàn)美元。 SiliconBlue的產(chǎn)品為大量的手持消費性電子產(chǎn)品——如智能手機、便攜式多媒體播放器以及個(gè)人導航裝置等帶來(lái)獨特的解決方案。 SiliconBlue以65nm標準CMOS工藝技術(shù)結合低功率、非易失性配置存儲器（NVCM）及標準SRAM技術(shù)。SiliconBlue已經(jīng)在臺積電投片生產(chǎn)了包含4個(gè)成員的首個(gè)FPGA家族——iCE65系列，該系列產(chǎn)品采用自有的片上非易失性配置存儲器存儲配置數據，無(wú)需傳統的FPGA解決方案一般使用額外的閃存PROM，如此可省下元器件數目、空間和成本，并可避免數據信息串被竊取，從而提供安全的設計。Silicon Blue策略營(yíng)銷(xiāo)副總裁Birkner先生坦言說(shuō)，iCE65系列產(chǎn)品沒(méi)有FPGA兩大廠(chǎng)商(Altera,Xilinx)的高性能，但是功耗要比他們小很多，更適用于中低端便攜式設備應用。對于接近零功耗的Xilinx CPLD來(lái)說(shuō)，iCE65系列的性能又擁有絕對領(lǐng)先的優(yōu)勢。 同時(shí)SiliconBlue提供了完整的設計環(huán)境。iCEcube VHDL和基于Verilog的開(kāi)發(fā)軟件相當容易上手，提供相似的接口，引導設計工程師將概念轉變?yōu)樾畔⒋�。合成和布局工具由Magma Design Automation公司提供，Routing和Bitgen工具則由SiliconBlue自行開(kāi)發(fā)。除此之外，iCEman65評估套件提供了一個(gè)完整進(jìn)行低功耗測試和應用發(fā)展的平臺�？梢灾毖圆恢M的說(shuō)，SiliconBlue瞄準了市場(chǎng)，加上自身獨特的創(chuàng )新技術(shù)是它能夠“適者生存”的法則。 QuickLogic轉進(jìn)發(fā)展CSSP 2007年下半年QuickLogic確定淡出FPGA市場(chǎng)，并轉進(jìn)發(fā)展CSSP，甚至QuickLogic公司的總裁、主席、首席執行官E. Thomas Hart直言：Altera與Xilinx已經(jīng)成為FPGA領(lǐng)域的“可口可樂(lè )”與“百事可樂(lè )”。言下之意就是，除此之外第三家FPGA廠(chǎng)商很難有竄頭的機會(huì )。 誰(shuí)也不愿意成為圈內兩大FPGA巨頭血斗的第三者。并且以低功耗見(jiàn)長(cháng)的QuickLogic首先跳出了這個(gè)“紅�！�，直奔便攜式應用——CSSP。如今，Quicklogic除了堅持原有高可靠性的FPGA外，主要發(fā)展CSSP，近年來(lái)推出了兩大產(chǎn)品，USB、SPI等連接方案，以及手機顯示屏的視頻增強加速器。QuickLogic公司高級平臺解決方案市場(chǎng)經(jīng)理李浩濤說(shuō)：“對客戶(hù)來(lái)說(shuō)，上市時(shí)間非常重要，同時(shí)，time in market也非常重要。因此，很多客戶(hù)喜歡選擇擁有FPGA背景的產(chǎn)品�！� 今年， QuickLogic基于A(yíng)pical Limited授權的iridix算法，通過(guò)QuickLogic的Vialink專(zhuān)利編程技術(shù)，針對移動(dòng)及便攜式多媒體產(chǎn)品的行動(dòng)模塊推出了具備VEE技術(shù)的Arcticlink Ⅱ解決方案平臺（見(jiàn)圖3）。VEE技術(shù)通過(guò)有針對性地實(shí)時(shí)圖像/視頻數據，為移動(dòng)系統中的視頻媒體提供TV質(zhì)量的觀(guān)看體驗。與傳統的整體改善方法——伽馬校對、CABC方法不同，VEE是基于背景感光、以像素為單位來(lái)調整圖像的。該技術(shù)可以根據環(huán)境光照的效果調節屏幕顯示，而不是簡(jiǎn)單地通過(guò)提高背景光強度改善日光下的可視性，這樣不僅使用戶(hù)得到全新的視頻體驗更能讓開(kāi)發(fā)人員有效的節省電力。 圖3QuickLogic針對多媒體產(chǎn)品推出了具備VEE技術(shù)的解決方案平臺 此外，PolarPro VEE評測模塊集成了一個(gè)板上環(huán)境光傳感器，用來(lái)測試VEE技術(shù)對環(huán)境照明的響應，并自主控制VEE強度。評測模塊還安裝了一個(gè)Flash ROM，以保證當CSSP被配置到特定的LCD顯示屏上時(shí)的VEE參數不變。一個(gè)板上開(kāi)關(guān)穩壓器可以保證評測模塊可以使用移動(dòng)設備的電源，且不受運行電壓的限制，從而可以評測VEE對電池使用壽命的影響。 結語(yǔ) 三網(wǎng)合一等大趨勢，會(huì )給FPGA帶來(lái)很大發(fā)展，比如最初的手機只具備通話(huà)功能，現在手機可以上網(wǎng)、下載、照相，這就要求像素提高、傳輸速度越來(lái)越快、功耗越來(lái)越低，這種市場(chǎng)的不斷變化、器件要求的不斷變化、規格不斷的變化給FPGA更大的發(fā)展空間，FPGA帶來(lái)很好的機遇及挑戰。 隨著(zhù)FPGA技術(shù)的進(jìn)步，已經(jīng)在功能、成本等方面取得很大的成績(jì)，因此從產(chǎn)品設計的角度考慮，比如攜帶式和電池操作產(chǎn)品假若FPGA有新的設計、新的作為，能在功能、功耗、價(jià)格等方面能滿(mǎn)足客戶(hù)的要求，會(huì )開(kāi)創(chuàng )一片新的天地。 |
