
作为众多产品开发中的关键器件,FPGA已备受各方面瞩目。
您可能听说过FPGA,但不是很了解,或者您已经知道FPGA的存在,但不太清楚近期的动向,或许您打算在不久的将来对FPGA进行初步尝试;不管怎样,只要您对FPGA感兴趣,那么就让我们一起踏出通往FPGA世界的第一步吧!--从零开始为您介绍FPGA。
简单来说,FPGA就是“可反复编程的逻辑器件”。
FPGA取自Field Programmable Gate Array的首个字母,代表现场(Field)可编程(Programmable)逻辑阵列(Gate Array)。
尽管很多人听说过CPLD,但是关于CPLD与FPGA之间的区别,了解的人可能不是很多。虽然FPGA与CPLD都是“可反复编程的逻辑器件”,但是在技术上却有一些差异。简单地说,FPGA就是将CPLD的电路规模,功能,性能等方面强化之后的产物。
一般而言,CPLD与FPGA之间的区别的如下所示(当然也有例外)。
| CPLD | FPGA | |
|---|---|---|
组合逻辑的实现方法 |
乘积项(product-term),查找表(LUT,Look up table) |
查找表(LUT, look up table) |
编程元素 |
非易失性(Flash,EEPROM) |
易失性(SRAM) |
特点 |
|
|
应用范围 |
偏向于简单的控制通道应用以及 |
偏向于较复杂且高速的控制通道应用以及数据处理 |
集成度 |
小~中规模 |
中~大规模 |
那么在哪些产品中可以采用FPGA呢?
如下图所示,FPGA被广泛地使用在通讯基站、大型路由器等高端网络设备,以及显示器(电视)、投影仪等日常家用电器里。
FPGA/CPLD的使用范围
FPGA已经从最早的只应用于辅助功能以及胶合逻辑(连接各种功能块以及集成电路的逻辑电路)的简单器件,发展到现今众多产品的核心器件。

FPGA最大的优势特点就是能够缩短开发所需时间。
换句话说,通过使用FPGA,设计人员可以有效地利用每一分钟进行开发。例如,在开发过程中使用FPGA与否,可以导致开发时间上1/2 ~ 1/3的差别。这使得FPGA成为实现“少量多品种”以及“产品周期短”市场不可缺少的器件之一。此外,我们将列举出FPGA其他的优势特点。



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| 产品系列 | 密度 | 工艺节点 | |
|---|---|---|---|
FPGAs |
逻辑单元 |
ALM (高性能自适应逻辑模块) |
工艺节点 |
Stratix V |
1,052,000 |
397,000 |
28nm |
Stratix IV |
813,050 |
325,220 |
40nm |
Stratix III |
338,000 |
135,200 |
65nm |
Stratix II |
132,540 |
53,016 |
90nm |
Stratix |
79,040 |
- |
130nm |
|
|
|
|
FPGAs |
逻辑单元 |
ALM (高性能自适应逻辑模块) |
工艺节点 |
Arria V |
503,500 |
190,000 |
28nm |
Arria II |
348,500 |
139,400 |
40nm |
Arria GX |
90,220 |
36,088 |
90nm |
|
|
|
|
FPGAs |
逻辑单元 |
ALM (高性能自适应逻辑模块) |
工艺节点 |
Cyclone V |
300,000 |
113,208 |
28nm |
Cyclone IV |
149,760 |
- |
60nm |
Cyclone III |
198,464 |
- |
60nm |
Cyclone II |
68,416 |
- |
90nm |
Cyclone I |
20,060 |
- |
130nm |
|
|
|
|
CPLD |
逻辑单元 |
ALM (高性能自适应逻辑模块) |
工艺节点 |
MAX V |
2,210 |
- |
0.18um |
MAX II |
2,210 |
- |
0.18um |
MAX 3000A |
640 |
- |
0.30um |
|
|
|
|
HardCopy 系列 |
ASIC逻辑门 |
ALM (高性能自适应逻辑模块) |
工艺节点 |
HardCopy V |
- |
- |
28nm |
HardCopy IV |
15.0M |
- |
40nm |
HardCopy III |
7.0M |
- |
40nm |
HardCopy II |
3.6M |
- |
90nm |
FPGA的设计流程可分为几个主要步骤,因此您可能会问“难道每个步骤都要学习不同的设计软件吗?”,答案是不需要。FPGA所有的项目开发都能够在同一个FPGA设计软件中完成。并且设计软件还具备许多便利的功能,自动执行设计过程中所需要的设定。

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