可编程系统芯片更像平台式ASIC

2008-05-26 17:23:18来源: 电子工程世界

  电子子工程世界: ASIC的现状有人并不看好,有人预测DSP将出现负增长,您认为FPGA的市场需求以及应用领域的发展现状是什么?

  Hezi Saar:首先提一个有趣的问题:“如今的ASIC是什么?”,市场分析人士指出,ASIC市场是巨大的,而且正在增长,但是,我们看到传统的AISC设计开始减少。为什么?抽丝剥茧仔细查看,你可以发现从一个平台 (如开放式多媒体应用平台(OMAP)) 演变而来的非常有名的ASSP,来自供应商 (TI) 的产品采用先进的技术 (如DSP),瞄准重要的应用领域 (如手机)。通过硅产品和系统供应商的高效合作,批量应用正在增加。因此,其它产品如何呢?ASIC原来的价值在于大批量定制优势,这仍然是市场的需求,不过,处于不断增加的成本和ROI压力之下。


  来自FPGA、MCU和模拟产品供应商的可配置和可编程产品开始满足这个市场需求,我们将会看到在未来数年中,随着可编程系统芯片 (PSC) 发展,种类增多,其价值加速增长。相比传统的可编程产品,这些器件提供更高的速度、更低的功耗和更低的成本。它们可以看作一种未来的平台式ASIC,专用性更强,然而具有可配置性,用户只需片刻时间,即可在办公桌上进行配置。


  根据半导体行业协会 (Semiconductor Industry Association) 市场分析,可编程逻辑现在是半导体产业中发展最快的领域。FPGA产业已经有了巨大的增长,尤其是在所谓的“非传统”FPGA领域,如消费电子、工业控制和汽车电子。


    针对不同的行业和应用,随着产品的使用周期不断缩短,竞争日益激烈,加上上市时间对产品成功与否的决定性影响,可编程半导体平台已成为当前的首选解决方案。在Actel,我们相信利用可编程解决方案来入市创收是最容易最快速的方法,只要它们满足所有其它的设计要求,比如成本、性能、尺寸大小、安全性,以及功耗。低功耗、非易失性FPGA和混合信号PSC将继续在各个市场和应用中发挥出色表现,如消费性和通信以至医疗、军事、工业、航天和汽车等。

 

  电子工程世界:FPGA不断渗透DSP、ASIC的市场,未来FPGA还将扩展到哪些应用领域?


  Hezi Saar:消费者看到传统ASIC市场的批量大和价格敏感性高。然而,无线手持设备和多媒体播放器等电池供电应用设备的增长推动了对低功耗半导体器件的需求,并且需要达到市场所需的快速上市速度。事实上,市场研究公司iSuppli就曾预测,估计200亿美元的ASIC市场中,可能有30亿美元转移到低功耗FPGA解决方案中。


    Actel的低功耗Flash FPGA产品系列非常适合于范围宽泛的各类应用。在消费领域,Actel低功耗FPGA广为便携式游戏机和多媒体娱乐系统、智能电话、数码相机、GPS设备和PDA等采用。工业应用包括便携式医疗仪器(如葡萄糖监控器)和便携式测试设备。在不断增长的汽车领域,空间和功率受限的安防系统、个人占用检测系统(PODS)、后视和侧视摄像机、远程信息处理解决方案也大受低功耗Flash FPGA之裨益。在通信领域,手持无线电、无线接入点以及PC卡宽带解决方案(UMTS、3G、EDO)都是这种低功耗技术的受益者。


    举一个例子,汽车工程师过去通常依赖于微控制器 (MCU) 和ASIC产品来实现和控制汽车上的电子系统,以及扩展新一代汽车的功能。但随着部件数目越来越多,开发周期越来越短,性能要求越来越高,工程师不得不寻找新的替代技术;如成本低、功耗低、可靠性高的FPGA (如Actel公司的产品)。


    与MCU相比,FPGA可让汽车设计人员实现更好的性能,更多的功能 (如I/O、可编程逻辑等)。类似地,与ASIC产品相比,FPGA的成本更低、灵活性更高。与ASIC不同,一旦有了完善的资格认证程序,FPGA能够用于多种项目/应用,因而有助设计人员最大限度地争取时间和充分发挥资源潜力,应对汽车产业中的各种资格认证限制。基于这些因素和其它方面的考虑,Gartner Dataquest分析师认为FPGA将是面向汽车产业的半导体产品中增长最快速的一个分支。


  电子工程世界:目前ASIC、FPGA和DSP的应用领域已经呈现相互重迭,您认为未来FPGA、DSP和ASIC市场需求和应用领域的发展趋势将有什么特点?

  Hezi Saar:通常,ASIC和FPGA之间的区别主要在于成本、工具可用性、性能和设计灵活性。它们各有其优点和缺点,但取决于设计人员和应用。然而,FPGA领域近期的发展状况显示ASIC和FPGA优势之间的差距正在缩小。


    一般而言,可编程逻辑器件提供专用的功能,包括器件至器件的接口、数据通信、信号处理、数据显示、定时和控制,以及市场上的任何其它系统功能,从通信到工业、军用到消费,以及医疗和汽车到航空航天领域。


  电子工程世界:您认为导致这种趋势的原因是什么?


  Hezi Saar:工程技术人员认识到采用FPGA,可以获得超越ASIC的优势。例如,采用FPGA,设计团队可以在最后阶段进行修改。的确,产品能够在已经投入使用时进行升级,只需最少的资格认证步骤。在上市时间日益重要的环境中,FPGA解决方案具有极大的优势。而且,对于高风险的严苛环境,如汽车,非易失性的可重编程FPGA能够构成理想的解决方案。


    的确,对于大批量应用,ASIC的使用较多。不过,我们认为由于ASIC缺少上市时间和可重编程的优势,将会推动对低功耗FPGA的需求。特别地,Actel相信许多功耗敏感的便携应用对低功耗FPGA的需求日益增长,如消费电子、医疗、工业,甚至军用市场。超低功耗的Flash FPGA能够满足这个市场空间的需求。


  电子工程世界:未来FPGA、ASIC和DSP技术将会有什么发展趋势?


  Hezi Saar:针对 FPGA市场,我们看到一些主要发展趋势都与功率相关,此外,人们对中子诱发的错误关注日益增多,以及采用可实现系统管理功能的高度灵活的集成解决方案需求上升。


  功率

    系统设计人员越来越重视功耗问题。原因之一是系统整体功耗现在要受制于各种更严格的功率限制规定、技术指标和标准。功率预算的多少关系到应用的寿命长短、产品的可靠性及是否能满足各种标准的问题,这类似于敲定材料清单 (BOM)。采用电池供电的应用 (如无线掌上型设备和多媒体播放器)的增长刺激了低功耗半导体的需求,而且这个趋势将继续推动半导体向毫微安级器件发展。低功耗FPGA市场是一个刚开始展露潜力的庞大市场。


    对于下一代设计来说,功耗预算一般都会有减无增,而设计需求中的功能却会越来越多,要求的处理能力越来越高。此外,不断减小制程尺寸的摩尔定律效应及晶体管的大漏电流引起的静态损耗的副作用,都造成市场期望与半导体技术背道而驰。随着产品寿命周期越来越短,市场竞争越来越激烈,开发周期对产品的成功越来越重要,可编程的半导体平台因此成为人们优先选择的解决方案。使用可编程方案开发和赢利最容易,速度最快,但这些开发平台应能满足所有其它设计要求,如成本、性能、尺寸、安全性,以及尤为重要的功耗。


  中子诱发错误

  今天,技术决策人员正在预测将来会影响系统失效的其它诱因。中子诱发的固件错误对许多电子设备的可靠性来说都是一个值得注意的风险。举例说,如果中子导致以SRAM为基础的FPGA的配置单元被扰乱,就可能使到FPGA的配置数据丢失。如果出现这种情况,就会造成主系统故障。中子诱发的固件错误已经从一个困扰变为大问题。这个问题以后将更为严重,因为将来的FPGA会采用深亚微米制造制程,这将为汽车电子的设计工程师带来重大挑战。


    对于采用以SRAM为基础FPGA实现的汽车电子应用来说,中子诱发的固件错误存在严重的潜在隐患。由于现有的检测技术是通过每隔一段时间读回FPGA配置来实现检测,可能导致被破坏的数据进入系统。随着这种易受攻击的FPGA技术的广泛使用,有可能需要一种能够检查汽车电子系统对中子诱发的固件错误免疫能力的全新质量评价体系。检测被破坏的配置数据的读回电路本身也易受SEU的影响或损坏。此外,目前用于检测和纠正FPGA固件错误的方案会增加系统设计的复杂性,并会大幅增加板卡尺寸和材料成本。


    中子诱发的固件错误会显著影响整个系统的FIT指针。软错误和固件错误难于检测和诊断,会带来维护和服务方面的问题,有可能造成费用攀升。在三种主流FPGA技术 (反熔丝、Flash和SRAM) 之中,只有反熔丝和Flash能抵御中子诱发的软错误和固件错误的影响,最适合那些重视可靠性的应用。 现在,工程师逐渐发现,如果从Actel这种长期提供面向关键性任务产品,且致力于提供用于极端环境条件的高性能和高可靠性产品的厂家选择FPGA器件,就会获得很大的优势。


  系统和功率管理

  几乎所有的电子设备都需要系统和功率管理功能。这些功能包括:功率和热管理、电压监视、数据记录和系统诊断。当设计人员正在寻找既能降低系统成本同时又能提高可靠性的系统管理解决方案时,Actel推出了Fusion PSC,集成了各种系统管理功能,并提供可编程的灵活性,并将所有功能在一块单芯片中实现,而其它设计可能需要数百个组件才能实现。因此, 较之于目前的实现方案,Fusion PSC可使设计的成本和板卡占位空间降低50%。


    在过去数年,Actel一直致力于利用创新可编程逻辑解决方案,同时从芯片和系统级解决功耗问题。为了进一步实现高功效设计,在过去数年,我们陆续推出了FPGA优化ARM处理器内核、针对储存显示及控制的便携式相关低功耗应用解决方案、功率优化工具和业界最小FPGA封装。我们的低功耗Flash产品组合也扩大了一倍,在现有的ProASIC3和IGLOO FPGA系列基础上又增加了ProASIC3L和IGLOO PLUS。

编辑:吕海英 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/newproducts/others/200805/article_18028.html
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