可编程技术势在必行,一触即发

2009-07-07 12:01:13来源: 电子系统设计

      设计师们最有发言权,他们认为二十一世纪最具决定性的集成电路技术就是现场可编程门阵列(FPGA),而传统门阵列和结构阵列技术将退居到特殊的大批量应用。 无论是用来完成关键功能还是直接作为系统核心,今天的FPGA所提供的性能、成本、功耗和容量都已经达到甚至超过此前专用IC或专用标准器件(ASSP)的水平。

      可编程硬件的可配置特点不仅具备产品差异化和快速上市等传统优点,同时当批量达不到足以支持开发专用IC成本的时候还可以加快投资回报速度。 在当前经济和金融形势同时恶化的情况下,先进的FPGA技术的发展已经到了一个引爆点。由于风险管理以及适应市场动态形势的能力对于企业生存变得越来越关键,对于电子系统生产商来说,硬件可编程能力已经必不可少。

      产品和技术复杂性不断提高,同时开发周期却越来越短,预算也更为紧张。因此,要做到真正的灵活应变,开发团队还需要新的设计方法和工具。 赛灵思公司 Virtex-6 和 Spartan-6 FPGA系列的推出为“目标设计平台”(targeted design platforms)奠定了硬件基础,同时也是赛灵思公司致力于为设计小组提供强大开发工具和方法支持而努力的成果。新的平台将进一步加快可编程逻辑在一系列终端市场中的应用速度,这些终端市场包括汽车、消费和有线/无线通信,以及航空航天和国防领域。

更广泛的FPGA应用模式

      最近由电子工程专辑(EE Times)杂志的 Piper Jaffray以及Kirtland 空军基地FPGA任务保证中心(FPGA Mission Assurance Center)进行的最新研究证实了业界人士的直觉判断: 门阵列、结构化ASIC和基于单元的ASIC产品应用已经进入停滞期,而在所有类别中FPGA替代这些产品的情况都很普遍。 门阵列产品的趋势特别明显,65%的受调查者认为门阵列的使用将保持稳定,而12.8%的人则认为会大大减少。与此相比,72%以上的人认为FPGA的使用将大幅增加,仅有27%的人认为将会保持稳定。 没有人认为FPGA的使用会减少。

      过去几年时间里,赛灵思已经从全球市场发展过程中感受到了这一趋势,公司在工业、消费以及汽车等市场的营收均有大幅增长。 同时,FPGA在中国和欧洲被更广泛地应用于下一代无线通信系统之中。2006年开始推出的Virtex-5 FPGA系列正在成为赛灵思公司销售额最大的Virtex系列。

      系统设计人员,无论是从事消费产品还是工业控制领域的应用设计,都报告说正在考虑将FPGA用于多种应用之中。这部分是由于开发和生产专用IC的成本不断飙升。 现在,FPGA已经从最初主要应用于原型设计逐渐延伸到最终产品的整个生命周期。 对于专用IC开发来说,其成本回收需要销售大量的器件才可接受。 不然,相对较高的单件成本, FPGA器件与专用IC之间的成本差异就不是那么重要了。

      随着FPGA被应用于新的基带无线和图像处理系统,使用FPGA的工程师群体也在扩大。 20世纪90年代,FPGA的用户群体几乎主要由硬件设计师构成。 今天,丰富的IP内核和用户友好的EDA工具使得系统集成人员、DSP开发人员,甚至嵌入式软件工程师采用FPGA进行创新变得更为容易。 在FPGA用户方面,Piper-Jaffray的研究表明73%的用户在从事嵌入式设计。调查过程中74%的人在其从事的项目中采用了嵌入式处理器。硬内核处理器,特别是Power 架构的嵌入式处理器,处于领先地位。同时赛灵思Microblaze 处理器这样的可综合软内核处理器也在快速发展。

      没有哪个领域能够比航空航天和国防领域使用可编程逻辑更为广泛了。 军用合同商中转向FPGA解决方案的速度如此之快,数量如此之多,以致于空军研究实验室(Air Force Research Labs)在新墨西哥的Kirtland空军基地专门新成立了FPGA任务保证中心(FPGA Mission Assurance Center )。 推动主承包商和分承包商们采用FPGA的因素包括:更大成本竞争力、军用航空航天系统标准的不断演化以及安全、空间通信和航空电子学对可重新编程能力的需要。 尽管Piper-Jaffray调查中回答明年将会雇佣更多FPGA设计人员的比例达到42%,但航空航天和国防行业的这一数字却达到了48%。

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关键字:可编程技术  FPGA  ASSP  Virtex-6  Spartan-6

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2009/0707/article_665.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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