【2017年整理】FPGA发展趋势.doc

FPGA技术正处于高速发展时期，新型芯片的规模越来越大，成本也越来越低，低端的FPGA已逐步取代了传统的数字元件，高端的FPGA不断在争夺ASIC的市场份额。本节从FPGA软、硬件来展望未来的FPGA设计技术，给读者留一个FPGA技术的宏观轮廓。 1 未来可编程器件的发展趋势 先进的ASIC生产工艺已经被用于FPGA的生产，越来越丰富的处理器内核被嵌入到高端的FPGA芯片中，基于FPGA的开发成为一项系统级设计工程。随着半导体制造工艺的不同提高，FPGA 的集成度将不断提高，制造成本将不断降低，其作为替代ASIC 来实现电子系统的前景将日趋光明。 HYPERLINK / (1) 大容量、低电压、低功耗FPGA 大容量FPGA 是市场发展的焦点。FPGA 产业中的两大霸主：Altera和Xilinx在超大容量FPGA上展开了激烈的竞争。2007年Altera推出了65nm工艺的StratixIII系列芯片，其容量为67200个L E (Logic Element，逻辑单元)，Xilinx推出的65nm工艺的VitexVI系列芯片，其容量为33792个Slices (一个Slices约等于2个L E)。采用深亚微米(DSM)的半导体工艺后,器件在性能提高的同时，价格也在逐步降低。由于便携式应用产品的发展，对FPGA 的低电压、低功耗的要日益迫切。因此，无论那个厂家、哪种类型的产品,都在瞄准这个方向而努力。 (2) 系统级高密度FPGA 随着生产规模的提高,产品应用成本的下降，FPGA 的应用已经不是过去的仅仅适用于系统接口部件的现场集成，而是将它灵活地应用于系统级(包括其核心功能芯片)设计之中。在这样的背景下，国际主要FPGA 厂家在系统级高密度FPGA 的技术发展上，主要强调了两个方面：FPGA 的IP( Intellec2tual Property ，知识产权)硬核和IP软核。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 器件中，另一方面是大力扩充优化的IP软核(指利用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预定义的、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。 (3) FPGA和ASIC出现相互融合 虽然标准逻辑ASIC 芯片尺寸小、功能强、功耗低，但其设计复杂，并且有批量要求。FPGA价格较低廉，能在现场进行编程，但它们体积大、能力有限，而且功耗比ASIC大。正因如此，FPGA和ASIC正在互相融合，取长补短。随着一些ASIC制造商提供具有可编程逻辑的标准单元，FPGA 制造商重新对标准逻辑单元发生兴趣。 (4) 动态可重构FPGA 动态可重构FPGA是指在一定条件下芯片不仅具有在系统重新配置电路功能的特性，而且还具有在系统动态重构电路逻辑的能力。对于数字时序逻辑系统，动态可重构FPGA的意义在于其时序逻辑的发生不是通过调用芯片内不同区域、不同逻辑资源来组合而成，而是通过对FPGA 进行局部的或全局的芯片逻辑的动态重构而实现的。动态可重构FPGA在器件编程结构上具有专门的特征，其内部逻辑块和内部连线的改变，可以通过读取不同的SRAM中的数据来直接实现这样的逻辑重构，时间往往在纳秒级，有助于实现FPGA系统逻辑功能的动态重构。 HYPERLINK / 2 未来EDA设计方法的发展趋势 电子产业瞬息万变, 随着新一代FPGA芯片工艺和设计方法的进步及新的应用领域和市场需求的变化, EDA技术也有突飞猛进的发展，总的趋势可以概括为：跨越器件组，甚至公司界限，越来越人性化的设计，越来越高的优化水平，越来越快的仿真速度，越来越高的仿真精度以及完备的分析验证手段。 (1)??? 一体化工具和IP 是发展方向 一体化的工具使用户受益于一个统一的用户界面, 避免了在不同的工具间进行数据转换等繁琐的操作。目前，各大EDA 工具供应商分别推出了集成众多工具在内的一体化设计工具, 同时也在分别推出各自的标准数据库,以进一步简化设计流程。未来先进的IC设计平台, 将整合各个公司的许多工具, 覆盖了从设计编译、布局编译、物理编译、DFT 编译以及硅片制造的全部流程, 同时还在内部集成了向第三方开放的数据库, 将不同设计阶段中的数据、时序、计算以及种种约束条件协调起来, 将集成新的模拟和混合信号设计工具，加强利用EDA 工具进行模拟电路设计的能力。 HYPERLINK / IP 的合理应用是加速产品设计流程的一个有效途径。按照美国EDA联盟(The EDA Consortium)的统计数据表明, IP产品的销售额是全球EDA 工业中增加最快的一个领域。IP 应用是IC 设计业中绝对的发展趋势。 (2) Syste