不过
Xilinx和
Altera并没有认输。两家公司既不愿意简单地用低价
FPGA取代高端FPGA插座,也不打算用降低自己高端FPGA价格的方法来抵御低价FPGA的竞争。它们都希望进入过去FPGA未曾涉足的市场(见附文“低价FPGA寻找新市场”)。
一点历史
1998年,Xilinx推出了第一款低价FPGA,这就是Spartan系列,其目的正是替代量产部件中的ASIC。在该产品发布前,IC设计工程师主要用FPGA进行ASIC原型设计,最终的设计实现还是采用更便宜、更快和更大容量的ASIC。那时候,PLD缺乏最终产品所需要的性能、容量和功率要求,更重要的是,它们价格太高。当时有很多PLD供应商亦提供低价CPLD(复杂PLD),但性能与容量的局限性阻碍了这些部件的使用,现在仍然是障碍。不过有些客户仍然把它们用在了过去陈旧而不太先进的ASIC器件的插座中。
然而,Spartan系列开创了一个新市场,它以合理的低价格提供了难以匹敌的容量、性能和功能数量,因而开始替代最终产品中的中端ASIC。对于那些需要多功能和可编程
性,以及需要单元过少而无法承受ASIC投片费用的应用,情况尤为如此。据Xilinx通用产品部高级战略营销经理Mark Moran称,该公司向全世界销售了2.3亿片以上器件。这些销售的累积收入达到21亿美元,在2000~2006财年间实现的复合年增长率为36.2%。
随着代工厂推出更难于制造和需要更昂贵设计的半导体工艺,低价FPGA和高端FPGA市场都获得增长,并从ASIC市场中攫取了更多的份额。当Xilinx跃入低价FPGA市场时,Altera、
Actel和
Lattice也迅速跟进。他们提供的第一款器件是传统的门海(sea-of-gate)器件,主要由可编程逻辑组成。但当新的市场机会出现时,大多数FPGA供应商开始在自己的架构中增加硬接线功能,如微处理器、DSP、存储器、高速SERDES,以及对常见接口的支持,如PCIe(外设部件快速互连),以赢得特定的市场和更胜一筹的竞争,不仅在ASIC市场,也包括FPGA市场。
低价FPGA的战争确实促进了器件的尺寸、性能、低功耗需求,增加了其先进功能,但其价格仍能吸引客户的认可,从而弃用ASIC、标准单元ASSP(应用定制标准产品)或在PCB(印制电路板)上组合分立元件。为新兴市场创建低价FPGA是件困难的事,所有提供低价FPGA的厂商都表示,要在日益昂贵的工艺技术中不断提高性能与功能水平,需要找到平衡点。他们必须在实现这一目标的同时保持足够低的价格,这样客户才能找到有吸引力的器件用作量产,而不是作ASIC的原型部件。
对FPGA客户来说,这也是一件需要平衡的事。虽然一片FPGA的单价可能低于ASIC,但客户必须认清每款器件的系统需求。例如,Actel的Mason很快指出,SRAM FPGA功耗太高,一般需要用户增加额外的电源控制电路与电源块才能使用SRAM FPGA。有些还需要额外的引导存储器,用户可能要额外购买一个引导器件,或为自己的目标处理器增加引导需求。SRAM FPGA的客户还必须注意80%的规则,即:如果用户希望达到FPGA供应商所宣称的性能等级,则购买的FPGA门数必须比需要数高出20%(参考文献2)。Altera公司的产品与企业营销高级副总裁Danny Biran和Xilinx公司的Moran也都指出,EDA软件在这个市场差异最大,较小供应商的设计软件落后于大型供应商。Biran指出,面向收发器的FPGA一般会给用户的系统设计增加复杂性,因此,针对这个市场的FPGA供应商还必须为设计者提供软件,帮助他们最好地将器件装入自己的系统。Biran说:“如果你看看提供这些类型器件的供应商,再看看他们随器件提供的软件,这就是又一个可口可乐和百事可乐的市场”。他指的是可口可乐和百事可乐长久以来的可乐大战(参考文献3),以暗指两家公司统治一个成熟市场的局面,现在的两方是Xilinx和Altera。
尽管设计者在采购低端市场器件时都应该了解一些事实,但大多数FPGA市场权威都同意,总体而言,今天的FPGA业正在为数量不断增长的应用与市场造就一个宏伟的低价器件阵势。表1列出了来自Actel、Altera、Lattice和Xilinx的最新型低价FPGA。(表1详见ednchina.com)。Actel的Mason说:“花不到20美元你就能得到大批相当棒的东西。”
老手们 首先,看一下老手们提供什么。Xilinx提供Spartan、Spartan-2和Spartan-3等几代高脚数、高密度、低价FPGA器件。Xilinx随着每一代的成功推出而拓展自己的产品组合,获取新的市场。在所有提供低价FPGA的供应商中,Xilinx拥有最广大的产品组合,提供五个版本的65nm SRAM式Spartan-3系列,每个版本还有多种密度和速度等级。经过逻辑优化的Spartan-3E是传统的门海式FPGA。Spartan-3A面向高速I/O应用,而Spartan-3A DSP则针对DSP应用。系列中最新增加的是Spartan-3AN,它基本上是一个Spartan-3E,只不过Xilinx用一个SIP(系统封装)结合了一个闪存,用于那些非易失性系统应用。虽然每种器件都针对自己的细分市场,但它们都具有低成本的灵活电源管理模式,以及“器件DNA”安全技术,帮助客户避免自己的设计被盗用。