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FPGA市場早在90年代后期就經(jīng)過了一番激烈整合，許多業(yè)者不是退出PLD市場，就是出售其PLD業(yè)務部門，或將PLD業(yè)務部門分立成獨立公司，或進行購并等。時至今日，F(xiàn)PGA市場的主要業(yè)者僅剩數(shù)家，包括Altera、Xilinx、Actel、Atmel、 Lattice、QuickLogic等，不過2007年11月QuickLogic也確定淡出FPGA市場，并轉進發(fā)展CSSP(客戶特殊標準產(chǎn)品)。當然，也不乏Silicon Blue這樣的新從業(yè)者出現(xiàn)，初創(chuàng)FPGA公司一般都以創(chuàng)新的技術為支撐，瞄準某些特定應用領域而占據(jù)了市場的一定份額。 Altera領跑業(yè)界率先推出40nm器件 隨著對互聯(lián)網(wǎng)傳輸視頻、高速無線數(shù)據(jù)和數(shù)字電視等服務需求的不斷增長，設計人員需要能夠提供更快的數(shù)據(jù)速率、更高的接口帶寬和數(shù)據(jù)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(zhàn)，借助與TSMC長達15年的牢固合作關系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，是目前市場上密度最高的FPGA。HardCopy IV ASIC系列在密度上和 Stratix IV 器件等價，具有1330萬邏輯門（見圖1）。Altera 40-nm器件滿足了眾多市場對各種高端應用的需求，例如，無線和有線通信、軍事、廣播和ASIC原型開發(fā)等。 Stratix IV FPGA系列包括兩個型號，具有豐富的存儲器和數(shù)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。為滿足客戶對低功耗的需求，Stratix IV系列器件采用了Altera獲得專利的可編程功耗技術。這一低功耗技術優(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)品面市縮短了幾個月的時間，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。 圖1 Altera 40nm Stratix IV和HardCopy IV將大大超過平均ASIC容量 Xilinx細分產(chǎn)品敲開高校大門 Xilinx作為半導體業(yè)界的著名FPGA廠商，為FPGA技術創(chuàng)新做出了突出的貢獻，目前Xilinx又在數(shù)字信號處理領域大展宏圖。我們處于數(shù)字化廣播時代，對DSP需求很大，顯然FPGA在這個領域也擁有獨特的優(yōu)勢，可以并行的在一個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系。據(jù)此，Xilinx把自己的產(chǎn)品分類更細，并把DSP應用的產(chǎn)品單獨作為一個方向進行推廣。例如高端65nm V5系列分為面向四個領域的優(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，整個流程非常平滑，不需要學習或使用傳統(tǒng)的RTL設計方法。AccelDSP綜合工具是一個基于MATLAB語言的高級工具，主要用于針對Xilinx公司FPGA的DSP模塊設計，可將浮點至定點轉換過程自動化、生成可綜合的VHDL或Verilog代碼，并為驗證過程創(chuàng)建測試基準向量。設計人員可以從MATLAB算法生成定點Cordially模型或System Generator模塊（見圖2）。 圖2 使用FPGA實現(xiàn)高性能DSP Xilinx全球規(guī)劃中將中國視為一個戰(zhàn)略性市場。與"2008 可編程解決方案中國巡演" 幾乎同步，Xilinx聯(lián)合中國電子學會聯(lián)手打造了“中國電子學會 Xilinx 杯開放源碼硬件創(chuàng)新大賽”。 此次大賽推動了基于現(xiàn)場可編程門陣列的開放源碼創(chuàng)新應用，營造 “ 交流、奉獻與分享 ” 的開放社區(qū)精神，促進中國自主知識產(chǎn)權 IP 及芯片的發(fā)展。另外，Xilinx公司和Ultrawise在無錫成立 FPGA 創(chuàng)新中心，專注于高端的職業(yè)技術教育，將人才培養(yǎng)生態(tài)體系的建設作為核心業(yè)務。該運營模式使中國更多的有志青年投身到高端技術領域并通過使用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廠商：面向便攜式應用 FPGA領域依然有新興業(yè)者出現(xiàn)，例如Silicon Blue。成立于2006年的Silicon Blue已經(jīng)擁有了一定的實力，該公司的策略瞄準的是低功耗手持式移動裝置，并不直接與Altera，Xilinx等廠商的高端產(chǎn)品對話。根據(jù)Semico調查研究，對于可編程邏輯芯片而言，手持式應用是一個快速增長的市場，預估可編程邏輯芯片在這些應用領域的市場值將在2010年前超過6億5000萬美元。 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人導航裝置等帶來獨特的解決方案。 SiliconBlue以65nm標準CMOS工藝技術結合低功率、非易失性配置存儲器（NVCM）及標準SRAM技術。SiliconBlue已經(jīng)在臺積電投片生產(chǎn)了包含4個成員的首個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(shù)據(jù)，無需傳統(tǒng)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(shù)目、空間和成本，并可避免數(shù)據(jù)信息串被竊取，從而提供安全的設計。Silicon Blue策略營銷副總裁Birkner先生坦言說，iCE65系列產(chǎn)品沒有FPGA兩大廠商(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來說，iCE65系列的性能又擁有絕對領先的優(yōu)勢。 同時SiliconBlue提供了完整的設計環(huán)境。iCEcube VHDL和基于Verilog的開發(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自行開發(fā)。除此之外，iCEman65評估套件提供了一個完整進行低功耗測試和應用發(fā)展的平臺�？梢灾毖圆恢M的說，SiliconBlue瞄準了市場，加上自身獨特的創(chuàng)新技術是它能夠“適者生存”的法則。 QuickLogic轉進發(fā)展CSSP 2007年下半年QuickLogic確定淡出FPGA市場，并轉進發(fā)展CSSP，甚至QuickLogic公司的總裁、主席、首席執(zhí)行官E. Thomas Hart直言：Altera與Xilinx已經(jīng)成為FPGA領域的“可口可樂”與“百事可樂”。言下之意就是，除此之外第三家FPGA廠商很難有竄頭的機會。 誰也不愿意成為圈內兩大FPGA巨頭血斗的第三者。并且以低功耗見長的QuickLogic首先跳出了這個“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經(jīng)理李浩濤說：“對客戶來說，上市時間非常重要，同時，time in market也非常重要。因此，很多客戶喜歡選擇擁有FPGA背景的產(chǎn)品�！� 今年， QuickLogic基于Apical Limited授權的iridix算法，通過QuickLogic的Vialink專利編程技術，針對移動及便攜式多媒體產(chǎn)品的行動模塊推出了具備VEE技術的Arcticlink Ⅱ解決方案平臺（見圖3）。VEE技術通過有針對性地實時圖像/視頻數(shù)據(jù)，為移動系統(tǒng)中的視頻媒體提供TV質量的觀看體驗。與傳統(tǒng)的整體改善方法——伽馬校對、CABC方法不同，VEE是基于背景感光、以像素為單位來調整圖像的。該技術可以根據(jù)環(huán)境光照的效果調節(jié)屏幕顯示，而不是簡單地通過提高背景光強度改善日光下的可視性，這樣不僅使用戶得到全新的視頻體驗更能讓開發(fā)人員有效的節(jié)省電力。 圖3QuickLogic針對多媒體產(chǎn)品推出了具備VEE技術的解決方案平臺 此外，PolarPro VEE評測模塊集成了一個板上環(huán)境光傳感器，用來測試VEE技術對環(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Flash ROM，以保證當CSSP被配置到特定的LCD顯示屏上時的VEE參數(shù)不變。一個板上開關穩(wěn)壓器可以保證評測模塊可以使用移動設備的電源，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 三網(wǎng)合一等大趨勢，會給FPGA帶來很大發(fā)展，比如最初的手機只具備通話功能，現(xiàn)在手機可以上網(wǎng)、下載、照相，這就要求像素提高、傳輸速度越來越快、功耗越來越低，這種市場的不斷變化、器件要求的不斷變化、規(guī)格不斷的變化給FPGA更大的發(fā)展空間，F(xiàn)PGA帶來很好的機遇及挑戰(zhàn)。 隨著FPGA技術的進步，已經(jīng)在功能、成本等方面取得很大的成績，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、價格等方面能滿足客戶的要求，會開創(chuàng)一片新的天地。 |
