XILINX FPGA的基本资料
2009-08-22
背景：近10年来，FPGA行业获得了突飞猛进的发展，门数量的增加和生产工艺的进步使FPGA走到了技术的前沿，FPGA在开发工作中的地位从胶合逻辑的配角上升到数字系统的核心处理器件。美国Xilinx公司是全球领先的可编程逻辑期间（PLD）及完整解决方案的供应商，提供了类型多样、功能强大的FPGA器件，以及软件设计工具和丰富的IP核。这些都为工业界和学术界提供了优秀的开发和应用平台。FPGA的应用非常广泛，涉及无线通信、多媒体处理、汽车和消费电子、国防和宇航工业等诸多领域。
发展：1985年，Xilinx推出第一款FPGA产品-XC2064TM，它是一种全新的可编程逻辑，这种器件把门阵列的许多方面，如高密度与早期FPD的特性(如现场可编程性)结合在一起。
前年是FPGA发明20周年，今年是晶体管发明60周年，明年是集成电路平面工艺发明50周年，在这几十年，尤其是FPGA发明的二十几年内，集成电路产业得到了快速的发展。2006年，Xilinx和Alter公司采用65nm技术分别推出了最先进的FPGA系列-Vertex-5系列和Stratix-3系列;在2006年国际电子器件会议(IEDM)上，三星公司的32Gbit新型NAND型闪存亮相，公布其采用了40nm技术，计划在2008年量产的32Gbit NAND型闪存，集成度已超过300亿。最近几年，微处理器完成了从单核到多核的提升，2006年11月14日，英特尔先于AMD发布了酷睿2四核处理器，称性能较双核提高厂80% 。 2006年11月17日，AMD对外发布了四核处理器架构，称总体功耗较英特尔处理器低80%。本文主要阐述FPGA的发展现状，并对未来的发展趋势进行分析。
FPGA的发展趋势分析
FPGA发展主要有以下几个值得注意的方向:
(1)规模越来越大，集成度越来越高。
早期的FPGA规模只有几千门，2006年5月份，Xilinx公司推出世界上第一个65nm FPGA系列-Virtex-5。基于65nm，极栅氧化层技术、11层铜布线工艺、低K材料、新型镍硅自对准技术、新型ExpressFabric技术和ASMBL架构，可以提供330 000个逻辑单元(可编程逻辑门约660万门)和1200个用户I/O。
(2)速度不断提高，性能不断提升。
Xilinx 2006年推出的Virtex-5 LX性能和利用率都很高，同时功耗大幅度降低。Virtex-5 LX FPGA比上一代90nm FPGA提供高出30%的性能，少占用45%的硅片面积，以及提供比上一代90nm FPGA低35%的业界最低动态功耗。Virtex-5 LX系列还通过性能优化的IP块拥有了550MHz时钟频率。高性能SelectIO特性提供了到667Mbps DDR2 SDRAM和1200Mbps QDR II SRAM等外部存储器的最快连接。ALtera公司于2006年11月份推出Stratix III的65nmFPGA系列。Stratix III比前一代器件快25 %，密度是前一代FPGA的2倍，功耗降低r50%，支持四十多个I/O接口标准，具有业界一流的性能、灵活性和信号完整性。
(3)IP库的利用。
当前具有IP内核的系统级FPGA的开发主要体现在两个方面:一方面是FPGA厂商将IP硬核(指完成版图设计的功能单元模块)嵌入到FPGA器件HDL语言设计并经过综合验证的功能单元模块)，用户可以直接利用这些顶定义的、经过测试和验证的IP核资源，有效地完成复杂的片上系统设计c
(4)价格越来越低。
FPGA市场的激烈竞争推动了价格的不断下调。基于SRAM的FPGA的价格下降很快，每I万门的单价在2004年底降至I美元，到2005年降至0.5美元。
Altera公司于2005年第二季度开始批量生产的低端FPGA Cyc1oneII，其约33万门的产品将以22美元的价格供货。相当于每一万门的单价为0.65美元左右。
(5)向可编程系统芯片(SOPC)方向发展。
可编程系统级芯片(SOPC)具有ASIC的高集成度、低功耗、小尺寸、低成本的优点，同时具有FPGA的低风险、灵活和快速上市的优点。Altera推出的支持新款Cyclone II FPGA系列的Nios II嵌人式处理器，允许设计者短的时间内构建一个完整的可编程系统芯片，风险和成本比中小规模的ASIC小。实现PSOC主要有两种途径，一种是在FPGA中嵌人专用功能的IP核，实现SOC的功能，另一种是将可编程逻辑IP核嵌人到SOC中。
总结 ： FPGA不断向高集成度、大容量、高速、低功耗、低价位的方向发展，目前最高水平的FPGA已采用65nm、11层铜布线，规模己达到330 000个逻辑单元(可编程逻辑门约660万门)和I 200个用户I/O，速度已达到SSOMHz。 FPGA发展另一个值得注意的方向是IP的利用和可编程系统集成。
