FPGA最新发展趋势观察

技术分类: 可编程器件  | 2008-01-14
来源:DIGITIMES | 作者:郭长佑

  或者有些芯片设计公司承接了小型的设计项目,在量产规模不足下也一样使用FPGA,或如政府、军方的特殊要求,不期望使用开放、标准性的芯片与电路,也会倾向使用FPGA。

  不过如前所述的,在愈来愈多芯片无法用开设掩膜模式投产后,这些芯片一样要上市,就只好以FPGA模式来生产。所幸FPGA也受益于摩尔定律,在工艺技术不断提升下,晶体管愈来愈缩密化,原本相较ASIC逊色的电路密度过低、频率效能过低、电路成本过高等问题,在新一代FPGA上,早已拉近与ASIC间的表现差距。

  正因如此,近年来FPGA不断抢食ASIC市场,迫使ASIC业者不得不推出策略因应,最显著的策略就是提出结构化ASIC(Structured ASIC),或者也称为平台化ASIC(Platform ASIC),结构化/平台化ASIC,期望通过减少重新开设的掩膜数、减少电路修改成本及时间,使芯片可以更早上市。

  但结构化/平台化ASIC只是减少重开掩膜的张数,并

不能完全免除掩膜的使用,加上配套的设计工具(EDA)与已有数十年运用的ASIC、FPGA相比,明显不够完备,后势发展与市场接受度尚待时间考验。特别是LSI Logic(巨积科技)、NEC Electronics(恩益禧电子)等大厂纷纷退出后,结构化ASIC的推行气势就更为薄弱。

  当然,FPGA因掩膜成本攀升以及摩尔定律而逐渐走俏,成本、效能等特性表现也逐渐改善,但依然有一点是FPGA持续低弱的,那就是功耗用电。就一般而言,要实现相同的功效电路,用FPGA手法实现的功耗用电是ASIC手法的15倍之高。

  功耗用电依然是FPGA的罩门

  FPGA虽积极使用最先进的工艺技术提升效能、降低成本,但工艺日益缩密的结果是:晶体管的漏电流(Leakage Current)愈来愈大,包括从源极(Source)到汲极(Drain)之间的电流漏往基极(Body),也包括闸极(Gate)直接漏至基极。

  关于此目前半导体业界也提出各种漏电防制之道,例如IBM提出硅绝缘(SOI)技术,可减少源极通往汲极间的漏电,或如Intel于2007年11月发表的高介电质金属闸极技术,则可减少闸极的漏电。

  不过,FPGA本身因具备可程序化的天性,其逻辑闸电路用量必然高于ASIC,因此其功耗用电确实很难收敛,以致于到今天为止,凡是以电池运作的手持式应用都无法使用FPGA,至多是使用逻辑闸数目较少的CPLD。而根据研究调查机构iSuppli的推论:如果FPGA因功耗用电的改善而能用于手持式应用的话,则FPGA的市场将可能再增加30亿美元。也因为如此,现在FPGA业者都以减少FPGA用电为研发目标。

  近年来的FPGA市场发展

  了解FPGA的近年来发展后,最后也必须了解一下FPGA业者的发展趋势,事实上90年代后期FPGA市场就已经过一番激烈整合,许多业者不是退出PLD(可程序化逻辑装置)市场,就是出售其PLD业务部门,或将PLD业务部门分立成独立公司,或进行购并等。

  时至今日,FPGA市场的主要业者仅剩数家,包括Altera、Xilinx(赛灵思,过去称为:智霖科技)、Actel、Atmel、Lattice、QuickLogic等,不过2007年11月QuickLogic也确定淡出FPGA市场,并转进发展CSSP(Customer Specific Standard Product),甚至QuickLogic公司的总裁、主席、执行长(中国内地方面称为:首席执行官,或首席行政官)E. Thomas Hart就直言:Altera与Xilinx已经成为FPGA领域的「可口可乐」与「百事可乐」。言下之意就是,除此之外第三家FPGA业者,很难有窜头的机会。

  话虽如此,但FPGA领域依然有新兴业者出现,例如Achronix Semiconductor、MathStar等。且除了单纯数字逻辑性质的可程序逻辑装置外,混讯、模拟性质的可程序逻辑装置也展露头角,例如Cypress Semiconductor的PSoC(Programmable System-on-Chip)即具有可组态性的混讯电路,或如Actel公司也提出可程序化的混讯芯片:Fusion,或者也有业者提出所谓的现场可程序化模拟数组(Field Programmable Analog Array;FPAA)等,相信这些都能为可程序化芯片带来更多的发展动能。

摩尔定律中

  △图说:虽然今日的半导体工艺工艺仍然持续合乎摩尔定律(Moore’s Law),但真正能以最新工艺量产的芯片已愈来愈少。图中为摩尔定律中「每18个月」与「每24个月」的趋势发展曲线比较。

无尘室的工作人员正在审视掩膜

  △图说:IBM位在美国佛蒙特州(Vermont)伯灵顿市(Burlington)的掩膜技术中心(Mask Technology Center),该中心专责研发、制造IBM公司的8英英寸、12英英寸晶圆用的掩膜,图中无尘室的工作人员正在审视掩膜。(www.IBM.com

1】【2】【3
加载中

对文章的评论

更多评论

剩余字数:  

浏览该文章的用户还看过...

  • 文 章

  • 论 坛

  • 博 客

  • 小 组

设计资源与分销