從可編程器件發展看FPGA未來趨勢

2.1.4 從可編程器件發展看FPGA未來趨勢

可編程邏輯器件的發展歷史可編程邏輯器件的發展可以劃分為4個階段，即從20世紀70年代初到70年代中為第1段，20世紀70年代中到80年代中為第2階段，20世紀80年代到90年代末為第3階段，20世紀90年代末到目前為第4階段。

第1階段的可編程器件只有簡單的可編程只讀存儲器(PROM)、紫外線可擦除只讀存儲器(EPROM)和電可擦只讀存儲器(EEPROM)3種，由于結構的限制，它們只能完成簡單的數字邏輯功能。

第2階段出現了結構上稍微復雜的可編程陣列邏輯(PAL)和通用陣列邏輯(GAL)器件，正式被稱為PLD，能夠完成各種邏輯運算功能。典型的PLD由“與”、“非”陣列組成，用“與或”表達式來實現任意組合邏輯，所以PLD能以乘積和形式完成大量的邏輯組合。

第3階段賽靈思和Altera分別推出了與標準門陣列類似的FPGA和類似于PAL結構的擴展性CPLD，提高了邏輯運算的速度，具有體系結構和邏輯單元靈活、集成度高以及適用范圍寬等特點，兼容了PLD和通用門陣列的優點，能夠實現超大規模的電路，編程方式也很靈活，成為產品原型設計和中小規模(一般小于10000)產品生產的首選。這一階段，CPLD、FPGA器件在制造工藝和產品性能都獲得長足的發展，達到了0.18 工藝和系數門數百萬門的規模。

第4階段出現了SOPC和SOC技術，是PLD和ASIC技術融合的結果，涵蓋了實時化數字信號處理技術、高速數據收發器、復雜計算以及嵌入式系統設計技術的全部內容。賽靈思和Altera也推出了相應SOCFPGA產品，制造工藝達到65nm ，系統門數也超過百萬門。并且，這一階段的邏輯器件內嵌了硬核高速乘法器、Gbits差分串行接口、時鐘頻率高達500MHz的PowerPC?微處理器、軟核MicroBlaze、Picoblaze、Nios以及NiosII，不僅實現了軟件需求和硬件設計的完美結合，還實現了高速與靈活性的完美結合，使其已超越了ASIC器件的性能和規模，也超越了傳統意義上FPGA的概念，使PLD的應用范圍從單片擴展到系統級。未來，賽靈思高層透露，該公司正在研制采用全新工藝的新型FPGA，這種FPGA將集成更大的存儲單元和其他功能器件，FPGA正向超級系統芯片的方向發展！2月5日，賽靈思發布了采用40nm和45nm的Spartan－6和Virtex－6 FPGA系列，并開啟了目標設計平臺這一新的設計理念，相信FPGA的應用會得到更大的發展！