PLD技術(shù)發(fā)展新趨勢(shì)
加入技術(shù)交流群
21世紀(jì)初期，世界PLD技術(shù)將向著六個(gè)主要方向發(fā)展：
本文引用地址：http://2s4d.com/article/3028.htm近年來(lái)，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(gè)新發(fā)展趨勢(shì)是不斷提高FPGA密度，以便開(kāi)拓系統(tǒng)級(jí)可編程芯片市場(chǎng)。幾年前，當(dāng)幾百萬(wàn)門(mén)的FPGA還是一個(gè)夢(mèng)時(shí)，領(lǐng)先的PLD 供應(yīng)商就開(kāi)始了競(jìng)賽，將密度推向前所未有的水平。同時(shí)，他們也發(fā)現(xiàn)這一市場(chǎng)前景廣闊。目前，Altera公司開(kāi)始采用0.18mm制造工藝，使其EP20K1500E器件達(dá)到具有240萬(wàn)門(mén)的性能標(biāo)準(zhǔn)。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(wàn)門(mén)的XCV3200E器件。
由于CPLD在計(jì)數(shù)器、編譯碼、數(shù)據(jù)變換、總線控制和存儲(chǔ)器控制等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，從而得到了廣泛的應(yīng)用。目前，一些著名廠商如Philips(該部門(mén)已被Xilinx收購(gòu)）、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(shù)的CPLD產(chǎn)品，是具有高速度、零功耗特點(diǎn)的CPLD，它采用擴(kuò)展可編程邏輯陣列(XPLA)體系結(jié)構(gòu)，即多個(gè)邏輯塊圍繞一個(gè)零功率互聯(lián)陣列。
Altera公司和Xilinx公司等領(lǐng)先的PLD供應(yīng)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(guān)注，因?yàn)檫@意味著領(lǐng)先的公司正在進(jìn)入低端嵌入控制市場(chǎng)和高端SoC應(yīng)用市場(chǎng)。據(jù)專家預(yù)測(cè)，如果PLD 供應(yīng)商能夠兌現(xiàn)他們的承諾，并且能夠進(jìn)軍大部分系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，那么，全球 PLD 市場(chǎng)將會(huì)獲得高達(dá)500億美元的市場(chǎng)規(guī)模。
ASIC供應(yīng)商通常必須提供具有某種可配置能力的產(chǎn)品，使ASSP 設(shè)計(jì)人員獲得一種領(lǐng)先的可重配置能力。業(yè)界領(lǐng)先的ASIC設(shè)計(jì)公司對(duì)這一點(diǎn)十分重視，但目前基于標(biāo)準(zhǔn)單元的嵌入式FPGA市場(chǎng)仍然未能占有較大的份額。 InSearch研究公司估計(jì)，今年供應(yīng)商大約只能售出價(jià)值1070萬(wàn)美元的嵌入式FPGA。不過(guò)這是一個(gè)新的市場(chǎng)，市場(chǎng)潛力十分可觀。到2004年，標(biāo)準(zhǔn)單元的嵌入式FPGA市場(chǎng)將增至12億美元。Actel公司是第一家進(jìn)入這一市場(chǎng)的純FPGA供應(yīng)商。
最新上市的CPLD產(chǎn)品，大多采用可擦除的EEPROM和FLASH技術(shù)，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?yàn)?/font>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(biāo)準(zhǔn)接口來(lái)實(shí)現(xiàn)再編程。
ISP具有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
（1）減輕工程師的原型設(shè)計(jì)負(fù)擔(dān)；
（2）廠商可以利用ATE測(cè)試工具在生產(chǎn)階段對(duì)器件進(jìn)行編程和測(cè)試；
（3）如果需要換新碼，ISP可提供現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)幫助。例如，Xilinx公司的XC9500 CPLD就是采用快速FLASH實(shí)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(shì)，有的新產(chǎn)品的容量已達(dá)到128個(gè)宏單元乃至256個(gè)宏單元，與此同時(shí)，這些產(chǎn)品的價(jià)格正在降低，因而在市場(chǎng)上十分走俏。此外，同一封裝尺寸的256、384和512個(gè)宏單元的PLD 器件也已經(jīng)開(kāi)始推出。
這些新產(chǎn)品的共同特點(diǎn)是大大簡(jiǎn)化了升級(jí)過(guò)程，其引腳和器件在電路板上的占位面積也達(dá)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(shù)的不斷進(jìn)步，新推出的256宏單元產(chǎn)品十分引人注目，其性價(jià)比對(duì)用戶極具誘惑力。
最新推出的PLD產(chǎn)品同時(shí)具有低電壓、低功耗和綠色化的共同特點(diǎn)，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(yù)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(biāo)志之一。
PLD廠商要在競(jìng)爭(zhēng)激烈的全球市場(chǎng)上取勝，必需使PLD產(chǎn)品具有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力，因此，千方百計(jì)降低PLD的成本是至關(guān)重要的。Altera公司正在將Nios產(chǎn)品瞄準(zhǔn)8～32位低端領(lǐng)域的嵌入控制應(yīng)用。Altera的執(zhí)行官Hoyer表示：“50MIPS的32位 Nios只占20K100PLD門(mén)數(shù)的25%，批量成本僅為5美元。我們?cè)?2位的低端市場(chǎng)具有競(jìng)爭(zhēng)力。由于它們有很多外設(shè)功能而價(jià)格與16位產(chǎn)品相當(dāng)，因此，我們不僅具有成本優(yōu)勢(shì)，而且能提供更靈活的解決方案。不過(guò)，在8位低端市場(chǎng)，可編程解決方案還有許多問(wèn)題尚待解決?！?/font>
目前的關(guān)鍵問(wèn)題在于PLD供應(yīng)商能否快速地把外設(shè)、工具、設(shè)計(jì)支持等嵌入市場(chǎng)所需要的東西帶到網(wǎng)上。Hoyer認(rèn)為，宣布有處理器內(nèi)核對(duì)供應(yīng)商來(lái)說(shuō)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(duì)市場(chǎng)來(lái)說(shuō)是全新的，因此，Altera準(zhǔn)備發(fā)布具有基本外設(shè)支持的處理器，這些基本外設(shè)包括計(jì)數(shù)器/時(shí)鐘、UART、并行I/O、SRAM和外部FLASH存儲(chǔ)器接口。 計(jì)劃擴(kuò)展一些最通用的功能，如SPI和I2C接口，從而能夠直接訪問(wèn)A/D等獨(dú)立的芯片，然后將推出提供靜態(tài)的SDRAM控制器，以便訪問(wèn)主要的存儲(chǔ)器和以太網(wǎng)MAC。
科匯公司技術(shù)市場(chǎng)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(wàn)至 2 萬(wàn)門(mén)的PLD器件中實(shí)現(xiàn)一個(gè)PCI內(nèi)核，并且能夠?qū)?0%的資源留給用戶自己進(jìn)行后端設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品具有極大的靈活性，而這類新產(chǎn)品的價(jià)格很低，僅為10美元左右。雖然目前全球市場(chǎng)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(chǎng)對(duì)32、64和 128個(gè)宏單元的CPLD產(chǎn)品的需求依然旺盛，正如Lattice公司產(chǎn)品營(yíng)銷總監(jiān)Steve Stark所指出的：32宏單元PLD器件產(chǎn)品的價(jià)格僅為1美元，極具價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。■
評(píng)論