采用低成本、低功耗的FPGA降低系统总成本

2010-01-28 17:58:15来源: Altera公司

  引言

  在全球竞争和经济因素环境下,当今高技术产品利润和销售在不断下滑,工程设计团队在向市场推出低成本产品方面承受了很大的压力。新产品研发面临两种不同的系统挑战:利用最新的技术和功能开发全新的产品,或者采用市场上已有的解决方案,以降低开发成本。

  在当今对成本和功耗都非常敏感的“绿色”环境下,对于高技术企业,第一种挑战意味着开发全新的产品,其功能是独一无二的,具有较低的价格以及较低的功耗。对于第二种挑战,通常通过降低产品原材料 (BOM)中元器件的成本来降低现有成功产品的成本。设计团队的另一选择是重新设计产品,不是针对新功能,而是要大幅度的降低成本。

  在目前的全球经济形势下,这些系统挑战都与第三种挑战有关:以更少的人员、更低的预算,在更短的时间内完成低成本新产品的研发。

  本白皮书旨在提出一种设计理念,以解决产品开发面临的这三种挑战,同时降低产品在生命周期中的总成本。这一设计理念基于低成本、低功FPGA。虽然大家都知道 FPGA能够缩短新产品开发的面市时间,但是,很少有人知道 FPGA还降低了产品整个生命周期中的总体拥有成本 (TCO)。设计工程师借助这一基于 FPGA的设计理念,能够:

  ■轻松快捷的在产品中增加新功能,同时降低总功耗。

  ■降低现有产品的成本,而基本不改变产品功能。

  ■降低产品的 TCO

  Cyclone IV FPGA

  Altera的 Cyclone. IV FPGA是成本最低、功耗最低并集成了收发器的器件,降低了系统总成本,即:

系统总成本 = BOM成本 + 电路板成本 + TCO

  Cyclone IV系列有两种不同的型号:逻辑 “E”型和片内收发器 I/O速率高达 3.125 Gbps的“GX”型。这些高速收发器支持多种串行 I/O协议,例如千兆以太网 (GbE)、 PCI Express (PCIe)、 CPRI、 XAUI、 3G三速 SDI、 Serial RapidIO.、 SATA、 DisplayPort、 V-by-One等,这些协议已从前沿应用转变为主流应用。 Cyclone IV GX FPGA还含有嵌入式 PCIe硬核IP模块(图1),它不占用任何 FPGA逻辑,设计工程师使用它时能够比任何其他竞争 FPGA体系结构支持更多的功能。

Cyclone IV GX FPGA还含有嵌入式 PCIe硬核IP模块

功耗对比

  对于 Cyclone IV GX FPGA, Altera设计尽可能小的收发器 I/O,以降低成本和功耗,而实现的方式是从几个片内锁相环 (PLL)中提供多路时钟资源。由于主流应用要求降低产品成本,还要使用方便,因此,降低 Cyclone IV GX FPGA中收发器 I/O的成本和功耗非常重要,而且是必须的。Altera发挥其关键技术优势,实现了这一点,成功设计并发售基于收发器的 FPGA。 如图3所示,采用多种器件体系结构, Altera已经向市场推出了 8种不同的产品系列,这些都是由公司自己的设计团队设计开发的。

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关键字:Altera  Cyclone  FPGA  降低成本  低功耗

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2010/0128/article_953.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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