PLD市场风生水起，FPGA创新技术突破显锋芒

作者：Raymond Su

金融危机阴霾下，ASIC前期一次性工程费用的投资风险相应扩大，其市场表现继续萎靡。而为刺激低迷的消费欲望，产品在设计差异化和上市时间的压力反而骤增，造就PLD产业在近两年依然风生水起。半导体业界普遍认为PLD产业已经进入了新的爆发点。调研机构Gartner就预测，2010年的PLD/FPGA市场规模将达36亿美元。甚至在消费电子领域，FPGA器件的出货都已是非常可观，而放在10年前，PLD业者一定都会认为这样的数量是不可思议的。

为了在竞争中占据主动，PLD市场势均力敌的两大领导厂商Xilinx与Altera新近分别宣布他们的下一代FPGA产品都将采用高k金属栅技术的28nm工艺，以满足诸如云计算、移动互联网和3G应用等领域所不断增长的带宽需求。因为PLD器件采用更高技术的工艺节点制造，无疑可以降低成本、提升性能，尤其是能够改进一直以来为ASIC所诟病的功耗水平，以适应更广阔的设计应用。然而PLD双雄当前均未详细透露各自28nm技术的产品规划，估计要等到今年Q3方可完全揭晓。

殊途同归的是，Altera和Xilinx都强调在28nm技术上的部分可重新配置功能，即FPGA器件无需断电就可以通过软件对其内部逻辑进行部分重置。不同的是，Xilinx宣称其在该功能的支持上更有经验，并革命性地统一Virtex和Spartan器件的内部逻辑和I/O架构来提供灵活的设计选择；而Altera的28nm器件特点则是再结合嵌入式HardCopy模块和更高速的收发器来递送更高的性能。

28nm器件代工方面，Altera依然只由其长期战略伙伴台积电(TSMC)代工，而坚持多代工策略的Xilinx除选择已是65nm代工伙伴的三星外，也转而投入TSMC的怀抱。据悉，台积电(TSMC)已经准备好在年内试产高k金属栅28nm器件。本刊同时认为，和代工厂的博弈将会是决定FPGA 双雄获取28nm市场竞争筹码多少的一个重要因素，比如在量产时间、产能支持等各方面。诚然，激烈的市场竞争是推动28nm FPGA乃至加速PLD产业发展的源泉，而创新的28nm FPGA器件的推出，对用户来说无论如何都是好事一件，而不管哪个供应商在最终的市场上表现更胜对方一筹。

能赋予设计更具灵活性的特点使市场对FPGA的需求也呈现多样化。区别于SRAM FPGA在高端DSP和网络处理应用上的成就，另一PLD供应商Actel就决意以基于Flash技术的低功耗FPGA进行差异化竞争。Actel亚太区总经理赖炫州对《电子工程专辑》表示，Actel的策略是凭借混合信号FPGA 创建属于Actel自己的市场。他认为，Actel最新推出集成ARM Cortex-M3硬核和可编程模拟模块的SmartFusion FPGA，标志着首款完全可编程的SoC的诞生。在其目标应用领域里，其相比MCU+ASSP的方案组合具有更高的集成度和设计灵活性，而对于基于 CMOS工艺的SRAM FPGA而言，基于Flash工艺的SmartFusion拥有高压模拟电路和数字电路共存的优势。赖炫州介绍，Flash FPGA需要高电压烧录，容易集成模拟资源，而SRAM FPGA在高电压集成方面比较有挑战性，一般来说，3.3V以上的信号难以集成到SRAM FPGA上。

SmartFusion的创新来自其嵌入了完整的微控制器子系统，也是与前代集成软核的Fusion产品的区别所在。可编程模拟方面，其主要具有几个12位SAR ADC和Sigma-Delta DAC可选择。而软件支持方面，和大多数嵌入式开发套件的内容差不多，但其微控制器子系统的配置工具的确是一个亮点，设计人员只需勾选相应的外设和I/O与输入硬件配置即可，而可编程模拟元件也可通过改工具进行配置。

赖炫州强调，在SmartFusion推出不久所拥有的十多个客户来看，选择Actel FPGA的关键还是其特有的保密性特点。由于Actel Flash FPGA是one die集成，外挂接口较少，加上多层次的保护措施，能有效防止创新的或差异化设计被竞争对手抄袭、克隆，甚至被代工厂商过量生产。