技术论坛-FPGA技术发展的历程与介绍

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　　Xilinx公司自发明FPGA以来，就不断的推出新器件和开发工具，力求芯片的速度更高、功耗更低。在其新近开发的产品中，Xilinx重新定义了未来的可编程逻辑，为用户提供2.5v，3.3v和5v可编程逻辑系列选择，并利用先进的0.18-、0.22-、0.25-、0.35um工艺技术生产出低成本、高性能的可编程逻辑产品。主要推出了Virtex系列和SpantanTM系列的FPGA。Virtex系列突破了传统FPGA密度和性能限制，使 FPGA不仅仅是逻辑模块，而成为一种系统元件（如图一所示）。 而SpantanTM系列为替代ASIC的大容量FPGA树立了一个新的低成本标准。
　　在推出Virtex 之后不到一年，Xilinx又推出了Virtex-E系列产品，其性能和密度可与ASIC匹敌。Virtex-E系列产品的主要特点是：拥有 320万个系统门；832k位的真双端口内部块状RAM；8个DLL并支持超过20种不同的信号标准，包括LVDS、Bus LVDS以及LVPECL；采用0.18um工艺制造，在单个器件上实现了2.1亿个晶体管的密度。总之，Virtex和Virtex-E 系列不仅将FPGA性能推向一个新层面，还解决了向系统集成的挑战。
　　Xilinx产品的另一个方向是实现可编程逻辑器件在大批量生产中的应用，所以对成本要求更高。Spartan系列是以XC4000系列结构为基础，并结合了片上RAM 、强大的IP库支持和大容量、低价格的特点，使其可在大批量生产中替代ASIC。
　　Spartan系列的主要特点是：系统门数可达40,000门；灵活的片上存储器，分布式和块存储器；4个数字延迟锁相环，有效的芯片级/板级时钟管理；Select I/O保证同所有主要总线标准如HSTL、GTL、SSTL等的接口；具有功率管理（睡眠模式）。　Virtex 系列FPGA集成了许多满足系统级设计要求的新性能，具有独特的结构特点如图2。整个Virtex系列由九种器件组成，系统门数从5万到100万门（1,728到27,648个逻辑单元）；提供给用户的I/O引脚数最多超过500个；采用多种封装形式，包括先进的1.0mm FinePitchTMBGA和0.8mm芯片封装；采用5层金属的0.22微米CMOS工艺，实现5V容差的I/O接口；借助于优选的时序驱动的布局和布线工具，在400MHz的PⅡCPU上，编译速度可达20万门/秒。
　　Altera公司自从事FPGA的开发研制以来，不断的进行技术创新，研制开发新产品。该公司的基于CMOS的现场可编程逻辑器件同样具有高速、高密度、低功耗的特点。近期，Altera公司主要有四个品种系列：胶合（glue）逻辑类的MAX，低价位的ACEX系列、高速FLEX系列、高密度的APEX 系列。
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