利用現成FPGA開發板進行ASIC原型開發

全定制與現成的原型開發板

大約在本文寫作前的三至五年，所有多個FPGA的原型開發板是“建立你自己的”全定制品種。相反，今天有著眾多現成的多個FPGA的原型開發板供應商群體。

提供一些參考，傳統的硬件模擬目前的市場是每年一億美元。比較起來，在過去幾年中，沒有任何人真正注意到，現成的多個FPGA的原型開發板工業已經增長到硬件模擬市場規模的四分之三。

工程師認為任何通用的都是次最優的。事實上，工程師經常希望建立他們自己的定制原型開發板，因為他們認為其性能將更好，他們相信與真實的世界接口將更容易，這些接口將更接近于他們想要的，他們認為這將減少項目成本，并且這將減少產品推向市場的時間。讓我們依次列出這些觀點：

*更好的性能：在包含了兩個或三個以上FPGA的原型開發板情況下，定制實現方式將超過它的現成對應物的性能是非常不可能的。這是因為設計這樣一塊電路板要求非常高水平的知識和經驗，這只能通過在幾年內設計數代這樣的電路板得到提高。

*消除創新：如果一項ASIC設計適合單個的FPGA，然后設計和實現一塊定制的電路板是相對簡單的。比較起來，在一項要求兩個FPGA的ASIC設計的情況下，該問題變得非常令人感興趣；并且，當使用三個或更多的FPGA時，事情變得按指數規律增加復雜性。

*消除接口：如果一項ASIC設計適合單個的FPGA，然后有一些令人信服的原因來設計定制電路板。其中一個原因是，在同一塊卡上按照任何接口邏輯實現該FPGA通常是有意義的。然而，在多個FPGA的原型開發板的解決方案中，通過使用很知名的現成電路板以及集中努力在特制的接口卡設計上，接口問題幾乎總是很簡單的。

*減少成本：設計和實現高端多個FPGA原型開發板要求大量的專業設計工程師和版圖工程師，這將比簡單的購買現成的電路板增加非常大的成本。

*減少產品推向市場的時間：即使對一家專業設計和實現多個FPGA原型開發板的公司而言，高端電路板的制作能夠很容易的花費掉9個月(并且這假設多個工程師和版圖設計師分多班倒班工作)的時間。不必驚訝，一個非專業的團隊將幾乎肯定花費更長的時間，這能夠很容易的造成項目落后于它的進度表，并且失去它的市場空間。作為一個多個FPGA原型開發板設計問題復雜性的例子，考慮來自Dini集團的DN8000K10電路板。Dini集團是Synplicity原型開發計劃的合作伙伴成員。

DN8000K10是一個USB 2.0主機邏輯原型系統，其能夠用二到十六個高容量的FPGA來組裝。在其最高的配置中，該電路板能夠被用于代表保守值相當于24,000,000 ASIC門的原型設計。

DN8000K10的設計和實現共花費九個月的時間。最為該項目的一部分，六位版圖工程師分兩班輪班工作了幾個月。最終的產品是28層的電路板，其芯片間通訊是在350 MHz下采用低壓差分信號(LVDS)實現的。(在設計管腳受限的情況下，每個LVDS管腳對支持集成的SERDES，這能夠提供高達10:1的復用。)在這一復雜度上，噪聲的處理問題和信號完成性問題要求很高的知識和經驗水平。這一水平的電路板完全超過了今天現成的自動布線工具能夠找到解決方案的能力的一至兩個數量級；所以，每個管腳是“手工挑選”，并且每條路徑是“手工連接”——沒有使用自動布線(除了該電路板周圍的外圍設備之外)。