FPGA 芯片设计取决于应用

2012-08-18 23:34:54来源: 中国电子报 关键字:FPGA  芯片设计
   

FPGA系列必须提供收发器设计选择,实现接口控制器,满足内部存储器模块容量、速度和功耗等需求。

半导体技术已经进入了新的发展时期。目前,28nm芯片容量足以满足整个系统需求,节省了功率组件和存储器。但是,工艺工程师、电路设计人员、芯片设计人员和规划人员必须一起协同工作,才能在越来越困难的技术环境中进一步提高系统性能和能效。这种变化对整个半导体行业产生了深远的影响,推高了工程成本,增加了风险,大部分系统开发人员很难使用专用芯片系统(SoC),这同时也改变了FPGA企业的本质及其与用户的关系。


Altera公司总裁兼CEO John Daane

芯片设计取决于应用

在新的制程中,FPGA通常是最先被采用、验证和优化该工艺的器件之一。但是,对新技术节点的需求已经超出了电路设计能力,在芯片级甚至是系统级影响设计选择,例如要考虑高速串行接口。Altera现在通过工艺、器件和电路创新,发售了Stratix V FPGA,它具有可高度灵活配置的28 Gbps收发器。但是,在当今以系统为导向的环境下,只有业界最快的集成收发器还远远不够。串行链路需要速度足够快的控制器才能够跟上收发器。控制器需要速度很快的片内总线、容量足够大速度足够快的缓冲来支持它们。所有这些模块必须满足能耗要求,具体取决于系统应用以及使用模式。

相应的,Altera收发器技术必须提供多种选择。一些是在电路级——设计了不同版本的收发器工作在不同速率上,提供不同等级的能耗。从定制28nm系列中选择芯片,系统设计团队在收发器速率和能耗上满足了自己的系统要求,其它决定是在模块级。PCI Express Gen3或者DDR3等对性能要求很高、对功耗要求很严的控制器是在可编程单元中实现,还是在固定硬件中实现?这类模块应该连接至可编程架构,还是硬线连接的系统总线,或是都需要连接?答案取决于具体应用。

而高速串行链路并不是唯一的实例。当今很多系统设计,包括FPGA以及一个甚至多个32位嵌入式处理器,规划人员应该购买CPU作为专用标准产品IC或者高级控制器,还是在FPGA中实现CPU?如果是后者,那么他们应该使用可编程架构中的软内核,还是应该选择Altera SoC FPGA等支持硬核ARM处理器的FPGA?规划人员应该怎样划分设计才能实现带宽最大的数据流,例如,在高速缓存、DRAM控制器以及加速器之间,而不用跨过芯片边界?这些答案还是取决于具体应用。不论对于FPGA供应商有多么方便,都没有适用于所有用户的一个统一解决方案。

为能够满足不同应用的需求,FPGA系列必须提供收发器设计选择,实现接口控制器,内部存储器模块容量、速度和功耗,内部总线结构,实现CPU以及很多其它因素。

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关键字:FPGA  芯片设计

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2012/0818/article_3109.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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