FPGA廠商謀求便攜電子江山

                 ——QuickLogic公司新近推出“北極熊”方案

    縱觀近幾年集成電路與應(yīng)用行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，FPGA技術(shù)的廣泛應(yīng)用和消費(fèi)類電子產(chǎn)品的快速增長(zhǎng)是其中奪目的亮點(diǎn)。現(xiàn)在，這兩者之間開(kāi)始出現(xiàn)相互融合的趨勢(shì)——FPGA一改平日價(jià)格高不可攀的傲慢，相繼推出了多款低價(jià)產(chǎn)品，再加上其天生的靈活性，使得FPGA在一些高端消費(fèi)電子產(chǎn)品中得到應(yīng)用。這種趨勢(shì)使得很多FPGA廠商希望消費(fèi)電子在兩年之內(nèi)給自己帶來(lái)的收入額從現(xiàn)在的5%~10%提升到20%~30%。從某種意義上說(shuō)消費(fèi)電子成就了FPGA新的發(fā)展。
    過(guò)去十年，尺寸、速度、成本始終是集成電路市場(chǎng)發(fā)展的瓶頸所在，最近形勢(shì)開(kāi)始有所變化——功耗開(kāi)始直接或間接地影響系統(tǒng)的成本、性能與適用性，日益成為半導(dǎo)體元器件設(shè)計(jì)應(yīng)用中的一個(gè)重要影響因素，特別是消費(fèi)類電子的系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題尤為突出。近來(lái)，消費(fèi)類電子對(duì)系統(tǒng)功耗不斷提出苛刻的要求，一直是功耗“大戶”的FPGA技術(shù)前景也變得黯淡，F(xiàn)PGA廠商的態(tài)度也隨之從積極走向了無(wú)奈。這其中的根本原因是基于SRAM技術(shù)的 FPGA在低功耗應(yīng)用方面存在著先天不足：研究表明，在90nm工藝水平下，SRAM FPGA的漏電流水平與動(dòng)態(tài)工作電流近乎持平；而在65nm工藝水平下，漏電流水平甚至?xí)^(guò)動(dòng)態(tài)工作電流。SRAM FPGA遠(yuǎn)超ASIC或ASSP功耗的問(wèn)題，抹殺了其在靈活性方面的優(yōu)勢(shì)，導(dǎo)致其許多應(yīng)用場(chǎng)合根本無(wú)法使用，真是成也蕭何敗也蕭何。
    面對(duì)FPGA廠商面臨的共同難題，QuickLogic公司最近提出了新的解決方案——PolarPro。這一以北極熊為logo的新產(chǎn)品究竟新在哪里呢？QuickLogic邏輯產(chǎn)品部總監(jiān)Brian Faith對(duì)從事FPGA設(shè)計(jì)的工程師提供了一份詳細(xì)的產(chǎn)品介紹。
    超低功耗工作模式(VLP)——PolarPro系列增加了VLP深度即時(shí)休眠的待機(jī)模式，該模式將功耗降低至10uA以下。與其他FPGA產(chǎn)品典型功耗值相比，PolarPro器件的功耗水平低于基于FLASH的FPGA的1/1000，低于基于SRAM的FPGA的1/10000。在待機(jī)模式下，PolarPro系列產(chǎn)品對(duì)核心邏輯電路與輸入輸出管腳進(jìn)行隔離，從而確保其在所有工作環(huán)境下都具有卓越的節(jié)能水平。
    增強(qiáng)邏輯單元結(jié)構(gòu)——PolarPro器件基于多路器的邏輯單元結(jié)構(gòu)不僅支持業(yè)內(nèi)通用的4輸入查詢表(LUT4)功能，而且支持高達(dá)13輸入的組合邏輯。PolarPro器件的邏輯單元混合的可變子單元結(jié)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)4輸入查詢表功能電路綜合時(shí)具有遠(yuǎn)勝于傳統(tǒng)寬扇入PLD結(jié)構(gòu)硬件的利用效率。所有上述創(chuàng)新造就了足以勝任當(dāng)前以及未來(lái)低功耗低成本便攜電子設(shè)備設(shè)計(jì)應(yīng)用的PolarPro 系列平臺(tái)。
    專用FIFO控制邏輯——處理器、以太網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)以及可能的非易失性存貯設(shè)備（如微型磁盤(pán)、記憶棒等存貯設(shè)備）經(jīng)常工作于不同時(shí)鐘頻率，這種情況要求可編程器件提供跨時(shí)鐘域橋接。PolarPro 系列中內(nèi)建FIFO控制器以及其他專用電路有效地處理了上述橋接開(kāi)銷，提供了高費(fèi)效比的跨時(shí)鐘域無(wú)縫橋接，借助PolarPro器件的這一優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)者可以集中精力處理其他節(jié)能策略。