采用低功耗28-nm FPGA降低系統總成本

　　在針對大批量應用開發系統時，要考慮的一個重要因素是成本。有多個方面會影響總體擁有成本，而不僅僅是每個元器件的價格。這包括硅片的功耗要求、材料(BOM)總成本、設計和測試系統的工程師的效能等。選擇FPGA供應商很重要，要考慮影響系統成本的方方面面，這體現在整個產品設計周期中。

　　Altera^® Cyclone^® V FPGA通過多種方法幫助設計人員降低系統總成本。設計人員不僅受益于TSMC的28-nm低功耗(28LP)制造工藝，而且還受益于Cyclone V器件系列內置的體系結構，以及Altera設計工具輔助系統所提供的強大的高效能工具。采用Cyclone V FPGA，用戶不僅實現了業界最低的總體擁有成本，而且，還獲得了型號最全的低成本器件——從25K邏輯單元(LE)到301K LE，以及不到100K LE的唯一28-nm解決方案。

　　引言

　　以少勝多——降低成本和功耗，提高效能，使您的產品能夠更快的運行。這些棘手的難題是設計工程師目前所必須面對的。好在Altera的28-nm系列產品提供定制方法來解決這些問題。

　　采用TSMC的28LP工藝以及線鍵合封裝，在所有28-nm FPGA中，Cyclone V FPGA前所未有的同時實現了高性能、低系統成本和最低功耗。Cyclone V FPGA系列有六種目標型號：僅含邏輯的(E)型號、基于3G收發器的(GX)型號、基于5G收發器的(GT)型號，以及這些型號的SoC衍生產品(即，分別是SE、SX和ST)，每一型號都含有集成雙核ARM^® Cortex™-A9 MPCore™應用級處理器。每一器件型號集成了豐富的硬核知識產權(IP)模塊，幫助您突出產品優勢，以少勝多。與前幾代體系結構相比，所采用的先進技術包括，自適應邏輯模塊(ALM)、精度可調數字信號處理(DSP)模塊、分段式鎖相環(fPLL)、硬核存儲器控制器，等等，這只是所舉的幾個例子而已。

　　與以前的Altera器件系列以及競爭28-nm FPGA相比，您采用Cyclone V FPGA能夠大幅度降低總體擁有成本。成本優勢源自TSMC的28LP制造工藝，器件豐富的體系結構特性，以及Altera的多種高效能設計工具。Cyclone V FPGA是各類市場應用的最佳選擇，包括，工業、通信、軍事以及汽車等。

　　利用TSMC的28LP制造工藝來降低設計成本

　　Altera在28-nm采用了雙管齊下的制造策略，對于需要盡可能提高帶寬的系統，使用TSMC的28-nm高性能(28HP)工藝，對于低成本和低功耗應用，則采用28LP工藝。Stratix^® V FPGA采用了28HP工藝，而Arria^® V和Cyclone V FPGA都采用了LP工藝。對于任何電子系統，降低功耗當然也就意味著降低了運營成本以及總體擁有成本。

　　根據不同的工藝粒度，用戶可以選擇最合適的產品來滿足他們的需求。TSMC是Altera的代工線合作伙伴，該公司認為：“采用多技術平臺上的解決方案，用戶能夠更好的發揮靈活性優勢，推出性能最好的產品。”相對于競爭28-nm產品所使用的“能夠滿足所有需求”的方法，提供多種產品更適合用戶。采用一種制造工藝，無法簡單的同時優化實現低功耗和高性能。即使是目的性最強的分級策略也無法解決單一工藝功耗分級會對性能有不利影響，以及性能分級對功耗有不利影響這一兩難問題。而且，對于用戶而言，分級策略有可能增加系統成本，帶來明顯的計劃和供應風險。

　　相反，Cyclone V FPGA中使用的成本最優28LP工藝定制滿足了低成本和低功耗應用需求。通過采用各種技術，包括使用比28HP工藝更長的柵極溝道等，它同時降低了泄漏電流和動態電流。通過使用比28HP工藝更傳統的金屬工藝以及線鍵合封裝技術，進一步降低了成本。與倒裝焊封裝相比，線鍵合封裝使用戶在每一型號上節省了大約5美元。Altera的收發器設計專長反映在高速串行接口的高可靠性和低功耗上。在早期功耗估算基準測試中，與Cyclone IV FPGA相比，Cyclone V FPGA展示出明顯的低功耗優勢(圖1)，總功耗比Xilinx Artix-7 FPGA低40% (圖2)。