擴大嵌入式領域勢力范圍 FPGA廠商積極備戰

　　隨著經濟情勢與市場環境的改變,歷經長足發展的可編程邏輯組件(PLD)正憑借著成熟的技術將觸角深入量產型的消費及嵌入式市場,并以更加經濟的開發成本持續搶占傳統ASIC/ASSP市場.

　　"ASIC/ASSP的商業模式愈來愈難以為繼,"愛特(Actel)公司應用工程師陳冠志指出.巨額的芯片制造成本是首先面臨的關卡."300mm晶圓廠的成本以驚人的速度增長,在45nm節點約需30億美元;而到了32nm節點,估計會達到100億美元."另一方面,全球市場的動蕩情況,也對既有ASIC/ASSP的開發及投片帶來了巨大壓力."平均每個設計要花費5,000萬~1億美元,"陳冠志說.然而,目前卻缺乏規模超過數十億美元的細分市場來支持這些巨額投資,而這往往導致業者無法獲得足夠的投資報酬率.

　　這就是芯片產業的現況.但在PLD業者眼中,這卻是他們發揮長處的絕佳時機.

　　包括Altera、Actel,最近都宣布了強化針對嵌入式市場的產品線及支持能力.

　　以供應軍用級FPGA起家的Actel,再度強調其特有的FlashFPGA架構,表示在成本更低、更快上市、靈活性更高等可編程組件特有的優勢以外,FlashFPGA可為各種嵌入式應用帶來更高的效能與安全性,特別是針對醫療監控、保全等要求高度時效性(timecritical)的應用.

　　Actel希望以FlashFPGA更低耗電與更高安全性等固有優勢,搶占目前SRAMFPGA市場.陳冠志表示,"傳統SRAMFPGA結構復雜且占面積,由于它必須用電容充放電,因此靜態耗電問題很嚴重.而我們的FPGA采用Flash單元,不必用電容做充放電,因沒有漏電路徑,也就沒有靜態功耗問題."陳冠志強調,Actel的FlashFPGA本身的結構很難被中子或帶電粒子擊穿,因此安全性遠比SRAM高.基本上,它對于可能為芯片和系統帶來重大損失的軟錯誤(softerror)和韌體錯誤(firmerror)等幅射效應免疫.

　　同時,SRAM"在制程微縮過程中很容易由于追求更低的電壓,導致軟錯誤和韌體錯誤更常發生,"他指出.另一方面,閘極尺寸的持續縮減也導致電容不斷減小,相對使芯片更容易受軟及韌體錯誤的影響.而FlashFPGA則免除了這些問題.

　　由于這些特性,Actel正積極在各種消費、醫療和工業領域推廣其FlashFPGA.該公司一款IGLOO低功耗FPGA已應用在手機中,據稱該組件實現了業界最小型的3x3mm封裝尺寸,靜態功耗僅有5μW.而針對工業和醫療應用,該公司也提出了Fusion系列混合信號FPGA,除了內建的閃存單元、RC/xtal振蕩器、PLL、RTC、參考電壓外,也具備可配置模擬單元如ADC;溫度、電壓及電流監控,以及多個模擬I/O,協助設計人員快速完成設計.

　　Altera最近則進一步擴大40nm的StratixIVEFPGA密度范圍,達820K邏輯單元(LE),主要用于支持更大容量的ASIC原型開發和模擬,以及固網、無線、軍事、計算機和儲存等應用.

　　"除了高密度FPGA,我們的NiosII軟處理器也已全面支持Linux,"Altera資深市場工程師王冬剛表示.此外,稍早前,Altera也結合了WindRiver、茂綸、艾睿(ARROW)、友晶(terasIC)、史賓納科技(SpinelTechnology)等合作伙伴,共同展示了運用其FPGA在工控、自動化、通訊甚至機器人領域的實際應用范例.

　　例如,茂綸運用StratixII/IIIFPGA開發出一系列研發實驗板,可隨驗證邏輯容量需求,讓用戶自行增加FPGA邏輯驗證模塊,也能直接更換高容量FPGA,無須更換平臺.艾睿和Altera及美國國家半導體合作,運用CycloneIIIFPGA和NiosII軟處理器開發出了MotionFire馬達控制開發平臺,目標是運用成熟且低成本的FPGA產品特性,快速進行馬達控制與工業通訊開發和相關測試等工作,適用領域包含了各種工業、汽車、醫療、儀器|儀表和消費性電子產品.