登上舞台FPGA可编成逻辑的时代来临

　　FPGA登上集成电路舞台的道路就如同任何一个事后看来很成功的新事物一样，从诞生到发展壮大的过程中不可避免地经历了一段艰难的阶段。1985年，当全球首款FPGA产品——XC2064诞生时，因特网还只是科学家的神秘空间，无线电话笨重得像砖头，人性化的操作系统还不见踪影，创新的可编程产品似乎并没有什么用武之地。

　　事实也的确如此。最初，FPGA只是用于胶合逻辑，从胶合逻辑到算法逻辑再到数字信号处理、高速串行收发器和嵌入式处理器，FPGA才真正地走上了集成电路的历史舞台。在以闪电般速度发展的半导体产业里，20余年的时间足以改变一切。“在未来十年内每一个电子设备都将有一个可编程逻辑芯片”的理想正成为现实。

　　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。FPGA采用了逻辑单兀阵列LCA (Logic CellArray)这一新概念，内部包括可配置逻辑模块CLB(Configurable Logic Block)、输出输人模块IOB (InputOutput Block)和内部连线(Interconnect )三个部分。

　　FPGA采用不同于PLD架构的设计方式，拥有较高的密度和容量，还具有I/O多、功耗低等优点，然而其布线复杂，亦导致时序延迟，只呈非固定式，延迟时间较长。FPGA的架构主要有SRAM Base及Anti-fuse两种设计模式，其中SRAM Base的特点是可重复编程、低功耗、可进行系统重构;Anti-fuse由于具有一次烧录(OTP)的特性，可在保密性上提供较佳的保护，但也因此无法进行重复修改。
 
　　而对于全球第一款FPGA产品XC2064来说，这个仅采用2μm工艺，包含64个逻辑模块和85000个晶体管，门数量不超过1000个的产品在经历了20余年的发展革新后蜕变成为门数量已经达到千万级，晶体管个数更是超过10亿个的新65nm工艺的FPGA产品。FPGA在不断地紧跟并推动着集成电路产业的进步。
  
　　FPGA器件的发明者同时也是Xilinx公司创始人之一的Ross Freeman认为，对于许多应用来说，如果实施得当的话，灵活性和可定制能力都是具有吸引力的特性。也许最初只能用于原型设计，但是未来可能代替更广泛意义上的定制芯片。事实胜于雄辩，FPGA走过了从初期开发应用到限量生产应用再到大批量生产应用的发展历程。从技术上来说，最初只是逻辑器件，现在强调平台概念，加入数字信号处理、嵌入式处理、高速串行和其他高端技术，从而被应用到更多的领域。
    
     “过去20年来，PLD产品的终极目标一直瞄准速度、成本和密度三个指标，即构建容量更大、速度更快和价格更低的FPGA，让客户能直接享用。”Actel公司总裁兼首席执行官John East如此总结可编程逻辑产业的发展脉络。
   
     当1991年Xilinx公司推出其第三代FPGA产品——XC4000系列时，人们开始认真考虑可编程技术了。XC4003包含44万个晶体管，采用0.7μm工艺，FPGA开始被制造商认为是可以用于制造工艺开发测试过程的良好工具。事实证明，FPGA可为制造工业提供优异的测试能力，FPGA开始用来代替原先存储器所扮演的用来验证每一代新工艺的角色。也许从那时起，向最新制程半导体工艺的转变就已经不可阻挡了。最新工艺的采用为FPGA产业的发展提供了机遇。

     登上集成电路这个大舞台的FPGA，还会继续演绎着精彩的技术变革，我们期待着它在更多方面改变半导体产业。