最新FPGA所需求的電源IC

近年來，電子設備(應用)的多樣化與高性能化以驚人的速度不斷發展。可以說，這種趨勢使各產品的開發周期縮短，并給半導體技術帶來了巨大的發展空間。

在這種背景下，被稱為FPGA的LSI為電子設備的開發作出了巨大貢獻，它比以往任何時候更引人關注，市場規模不斷擴大。

1.何謂FPGA

FPGA為Field Programmable Gate Array的縮寫，意為在現場(Field)、可擦寫(Programmable=可編程)的、邏輯門(Gate)呈陣列(Array)狀排布的半定制LSI，簡言之，即“后期電路可擦寫邏輯元件”。

產品售出后也可進行再設計，可順利進行產品的更新以及新協議標準的應對。這是制成后內容即被固定的ASIC (Application Specific Integrated Circuit：特定應用定制IC)和ASSP (Application Specific Standard Product：特定應用的功能專業化的標準、市售IC)所沒有的、只有FPGA才具備的特點。

FPGA不僅具備可再編程的靈活性，隨著近年來技術的發展，FPGA的高集成度、高性能化、低功耗化、低成本化也在不斷進步，FPGA已經逐漸具備了與ASIC和ASSP同等程度的功能，因此，在各種電子設備中的應用日益廣泛。

2.FPGA所需求的電源規格

ROHM于今年7月開發出并發布了對應最新FPGA的、即Xilinx公司生產的28nm制程7系列的開關穩壓控制器“BD95601MUV(1ch)”、“BD95602MUV(2ch)”。另外，還開發出用于AVNET Internix公司FPGA用開發套件(Mini

Module Plus)(照片1)的電源模塊板。(照片2)

照片1：AVNET Internix公司生產的FPGA用開發套件(Mini Module Plus)

照片2：ROHM電源模塊板

這兩種成為參考設計的電源IC性能非常好，而且通用性強，不僅可用于FPGA，還可在更廣泛的應用中使用。

最近的高端FPGA(此次AVNET Internix公司的開發套件為Xilinx Kintex-7用)，由于其制程工藝的微細化以及與其相應的低電壓化、內核部與接口部的電源分離以及數字電路與模擬電路的混裝等多電源化，必然需要先進的電源管理。電壓精度當然要求低波紋，而且要求具備投入時序管理和優異的負載瞬態響應性能。圖1為ROHM電源模塊的輸出結構，表示生成上述項目的各開關穩壓控制器與電壓/電流。

圖1：電源模塊的輸出結構與FPGA的電源要求

這種模塊需要內部電路、I/O、RAM、收發器用等共8種電壓。以內部電路用VCCINT為例，電壓精度為±3%。

系統電壓等通常為±5%，因此，僅從比例考慮的話±3%可視為稍微苛刻的要求，但按實際的容許電壓考慮的話：3.3V±3%為3.3V±99mV，VCCINT=1.0V±3%為1.0V±30mV

即、VCCINT的容差僅為±30mV，當電壓較低時，實際的容許電壓值要求嚴格。這對于具有波紋電壓的開關穩壓器來說是非常苛刻的條件，如果負載瞬態響應速度不夠快，也很容易超出容許范圍。對于電源來說，實現低電壓高電流輸出、高精度高穩定性是巨大的課題。另外，不僅是電源精度，對于多數電源來說，都已詳細規定了電源上電時序、斷電時序，不滿足這些要求就會發生FPGA不啟動等問題。

―實現高速負載瞬態響應的ROHM開關穩壓控制器―

使這些FPGA可靠地啟動、穩定地工作的開關穩壓控制器“BD95601MUV(1ch)”、“BD95602MUV(2ch)”的主要規格如下。

【特點】

?采用ROHM獨創的可高速負載瞬態響應的H3RegTM控制方式

?最高效率達95%以上

?可選擇輕負載時進行間歇脈沖控制的輕負載模式、重視低波紋控制的PWM連續控制模式、輕負載時防嘯叫控制的靜音輕負載模式

?搭載實現多種電源時序的可調軟啟動端子、P.G.輸出端子