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车用FPGA为可编程领域带来机遇 |
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| http://cn.newmaker.com
9/16/2008 12:39:00 PM
john H.Mayer
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随着整个半导体产业不断变化，现有市场的增长越来越迟缓，因此可编程逻辑供应商正在寻求新的发展机会。到目前为止，汽车领域是FPGA和CPLD供应商窥视已久的颇有前途的市场之一。
在过去几年里，车载电子产品的迅猛发展已经是显而易见的了。如今任何一款新车型的仪表板都包含非常全面的功能显示。以前的AM/FM收音机和CD播放器也已经演变为先进的信息娱乐中心，加入了MP3音频、DVD回放、GPS导航、免提电话甚至无线互联网冲浪等功能。
众多新功能的加入激发了对快速IC重编程能力的开发，当然，这不仅能用于信息娱乐，还适用于发动机控制、辅助驾驶及其他任务。由于汽车性能和功能的变化速度，远远超过了典型的汽车设计周期，因此设计师们正在设法使用更易于重构的FPGA或CPLD来代替ASIC和ASSP。
更高质量标准
目前，领先的FPGA/CPLD供应商都已经在积极地调整其产品线，以期充分利用这一发展机遇。在今年2月份，Altera公司发布了新的汽车级FPGA、CPLD和结构化ASIC产品。所有这些新器件都符合汽车产业严格的质量标准(包括ISO/TS16949一致性认证)、根据AEC-Q100规范进行测试，同时它们还支持汽车行业的生产件批准程序(PPAP)，并且工作结温范围在-40℃到+125℃之间。Altera同时还确保其制造合作伙伴都通过了晶圆生产、封装和测试的TS16949认证和注册。
不久前，赛灵思公司也发布了新款车用Spartan-3A DSP FPGA产品，从而进一步扩展了该公司的汽车产品线。这些器件的设计理念是：提供更高层的I/O、更高带宽的DSP能力，同时还要降低功耗。例如，新的混合式仪器组件就需要更多的I/O管脚来支持模拟测量和LED照明，它们还要求更先进的I/O功能对显示器进行智能控制。为了满足这些要求，赛灵思的新款车用(XA)Spartan-3A器件，最多能够提供502个I/O管脚和130万个系统门。这些器件还符合CAN、MOST和FlexRay等联网标准。
越来越多的汽车制造商采用雷达、照相机和激光雷达传感技术来实现夜视和车道脱离警告系统等应用，因此，他们需要更为强大的DSP能力。赛灵思公司所提供的新款XA Spartan-3A DSP器件就能满足这样的要求，它拥有超过30GMACS和2,200Gbps存储器带宽。
莱迪思半导体公司也不甘落后。这家PLD、FPGA和CPLD供应商在向汽车市场供货一段时间后，于今年年初发布了其Power Manager II可编程混合信号器件的汽车级版本。其中，ispPAC-POWR1014和ispPAC-POWR1014A两款器件整合了最优化的可编程数字和模拟功能集，旨在为PCB提供完整的电源管理解决方案。这两款器件经过认证，可以满足汽车电子协会的AEC-Q100标准，并且支持PPAP。
Actel公司则是另外一家看好汽车市场的FPGA供应商。它在去年便发布了满足AEC-Q100、Grade 1标准，并且支持PPAP的低功率ProASIC产品线。
汽车电子并不是唯一拥有新发展机遇的领域。那些曾经被认为机会极其有限的市场，比如军事和航空领域，如今也发展得越来越好了。比如在空间应用方面，赛灵思去年发布了一款新的抗幅射Virtex-4QV系列FPGA产品。该系列包括4种高性能器件，它们在单芯片中集成了多达20万个逻辑单元、10Mb的RAM/FIFO、2个带辅助处理单元控制器的PowerPC处理器模块、512个DSP片，以及4个以太网MAC模块。另外，赛灵思还发布了可用于军事和航空领域的新款军用等级FPGA系列产品。
专注于功率
与此同时，可编程逻辑器件供应商还专注于新兴的低功耗应用。去年，Altera公司所发布的Cyclone III系列产品，据称其功耗比一些竞争性FPGA最多可低7%。
Cyclone III系列采用台积电(TSMC)的65nm工艺制造，可最多配置119,088个逻辑单元、3.9Mb内存和288个乘法器用于DSP应用，在静态模式下的功耗小于0.5W。这些器件瞄准手机和其他对功耗敏感的市场，与前代90nm Cyclone II器件相比，其密度提高了1倍，存储器容量提高了2倍，并且配置了更多乘法器。在今年3月，Altera公司又增加了新产品，采用了高度紧凑型8x8mm2的封装，可以有效地帮助设计师在空间受限的封装尺寸中集成最多的功能。
4月份，莱迪思公司向手持和便携式设备开发人员推出了一些新的CPLD，进一步丰富了其产品系列。其中，ispMACH 4000ZE系列器件的待机电流低至10mA，并采用紧凑型芯片级BGA封装。CPLD的密度从32个宏单元到256个宏单元不等。
最近，Silicon Blue公司也进入了低功耗可编程逻辑市场。这家新创企业最新推出了单芯片超低功耗FPGA器件，主要应用于电池供电的手持设备。新器件采用标准的65nm CMOS工艺制造，片上嵌入了该公司自己的非易失性配置存储器，因此，设计师无需再使用传统FPGA要求的外部闪速PROM，有助于降低电路板面积要求和成本。专有的低功耗设计加上65nm设计，使得SiliconBlue公司能够提供工作电流低至25mA的器件。这些新器件的逻辑容量范围从2k到16k逻辑单元，I/O数量从128到384个。
今年年初，Actel公司推出了针对功耗敏感应用的新版ProASIC FPGA。其动态功耗降低了40%，静态功率最多可降低90%。这种显著的节能效果加上350MHz相对较高的工作频率，使得该器件非常适合于工业、医疗和科学市场中的高性能应用。在便携式视频和医疗应用中，更低的动态功率尤其重要，而在这些应用中，高速数据管线要求时钟连续开关，并向FPGA提供输入。ProASIC3L系列包含4款产品，密度从250k到300万门。
john H.Mayer(jhmayer@ix.netcom.com)是美国马萨诸塞州贝尔蒙特市的一位自由作家。
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