Flash FPGA十八般武艺于一身,打拼便携式

2007-09-30 15:08:27来源: 电子工程世界

无疑,火热的便携式市场吸引了众多商家的目光。姑且不论新推出的iphone ,且看我们面前的手机:显示屏,GPS ,RF芯片,电源管理芯片,已经足以形成一个庞大完善的产业链。如果算上同样火热的军用、汽车、工业以及愈来愈炙手可热的医疗电子,怪不得能够吸引众多商家全力施展自己十八般武艺,以拼得一席之地。当然,应用领域日趋广泛的FPGA也不例外。

据In-Stat公司ASIC和SoC高级市场分析师Rich Wawrzyniak表示:“对可编程逻辑而言,便携式应用是个飞速增长的市场,预计到2010年,这些应用的销售额将超过5亿美元。为了适应不断变化的标准、加快产品上市速度,以及提供下一代先进硅解决方案所需的占位面积和功耗,市场对低功率可重编程解决方案的需求越来越大。”

近日,Actel 发布了其又一Flash FPGA力作——具M1功能的IGLOO FPGA ,大大延长了手持与便携式设计的电池寿命。

     
              图为具M1功能的IGLOO FPGA

席间,Actel产品市场拓展副总裁Rich Brossart向我们讲述了基于Flash FPGA技术优势:

低功耗
由于Flash内存工艺的低功耗,基于Flash 的FPGA具有低功耗特点。之前提到的IGLOO 器件提通过最低的静态功耗、Flash*Freeze 技术、睡眠模式,以及动态功耗管理功能,可以使静态功耗达5uW。

加密,防窃取(安全):
四个对FPGA最大的安全威胁包括: 克隆、反向工程、过建、拒绝服务(1)。
由于Flash的非挥发性,基于Flash 的FPGA在一个可靠的环境下被编程以后,就不再需要一个另外的码流,因此它不会受到克隆攻击方式的威胁。另外,它对反向工程等入侵性攻击有高度的抵抗性,这是因为在Flash FPGA里面的用户逻辑完全取决于Flash晶体管的内容,就算把器件解体或剥离也只能显露器件内部结构,而不是 Flash 晶体管的实际内容。由于Flash FPGA表面的一致使它受到入侵性攻击时,很难辨认其探针点。

上电即用:
以 Flash 为基础的 FPGA 将配置信息储存在片上 Flash 单元中,一旦完成编程后,配置数据就会成为 FPGA 结构的固有部分,在系统上电时并无需载入外部配置数据。

固件错误免疫(单事件干扰):
固件错误是高层大气中产生的高能中子撞击 SRAM FPGA 配置数据存储单元所导致的错误。撞击产生的能量会改变 SRAM FPGA 配置数据存储单元的状态,从而改变其逻辑、路由或 I/O ,而这种改变是无法预测和控制的。这类错误在 SRAM FPGA 中不可能避免,因而导致其时间延续故障 (FIT) 率值达数千。

融合 FPGA 的配置元素 (即 Flash 存储单元) 便不会被高能中子改变,因此具有中子引发的固件错误免疫力。

可重编程:
SRAM和Flash方法均采用基于存储器的配置,通过调用存储器单元来控制互联矩阵交点处的晶体管。不同的是,SRAM FPGA器件含有一个非易失性存储器:如果掉电,配置信息将会丢失。而Flash FPGA是通过闪存存储配置数据,闪存单元具有非易失性以及可重复编程特性。

最小的封装,占位面积:
基于Flash的FPGA编程单元是单管结构,而基于SRAM的FPGA采用六管SRAM单元进行开关控制,并且其开关本身还要占用一个传输门。

当然,基于Flash 的FPGA还有一些其他的优势,但是对于便携式市场而言,极低的功耗,将电池寿命尽可能的延长以及安全性尤其具有吸引力。对此,我们做了一些原理上的分析,以作参考。

备注:

(1)

  a.克隆
克隆是指竞争对手拷贝启动 PROM 或从板上拦截处理器码流并进行复制。如果设计中包含外部码流时,则该设计的IP 对克隆非常脆弱。

  b.反向工程
反向工程即竞争对手由重建您的设计原理图或网表复制您的设计。在这个过程中,竞争对手将了解设计的运作从而进行改进。

  c.过建
过建在把您的产品交给无道德的合同制造商生产时出现,这些制造商能在开放市场上购买额外的FPGA元器件,然后在厂家没有允许的情况下,生产额外的产品,在没有开发成本和不需要提供技术支持的条件下,以更低的价格在市场上售卖,从而牟取利润。

  d.拒绝服务
拒绝服务属于恶意破坏的行为,您的竞争对手或者黑客能够通过重新编程您系统上的 SRAM FPGA而使您的系统不能运行。拒绝服务使厂家的声誉、产品的质量等形象将遭到破坏。

关键字:功耗  加密  上电  免疫

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/news/fpgaandcpld/200709/16013.html
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