隨著量產(chǎn)型低成本FPGA(如Altera的CyClone系列和Xilinx的Spartan系列)的價格趨近3美元左右，F(xiàn)PGA不僅開始在消費電子市場上挑戰(zhàn)傳統(tǒng)的固定功能ASIC的地位，而且也開始向工業(yè)用便攜式應用市場滲透。

圖1：顯示了Spartan器件在該系列推出不同版本的過程中單位成本的下降。

        面向低成本便攜式系統(tǒng)應用的第一批 FPGA 是在20世紀90年代末期出現(xiàn)在市場上的。在此之前，這一市場一直讓位給標準的固定功能器件。一開始，對于此類低成本應用，F(xiàn)PGA通常并不是成本最低的解決方案。然而，由于其能夠快速且容易地集成各種分離的邏輯器件，與替代方案相比，占用較少的電路板空間，且多數(shù)情況下會更省電，因此FPGA很快就開始進入許多消費和工業(yè)市場。

        但是，隨著可編程器件由內(nèi)核限制(core-limited)變?yōu)橐�限制(pad-limited)，成本公式開始向有利于FPGA的方向傾斜。當管芯尺寸完全由所需I/O引線的數(shù)目決定而不是由內(nèi)核的邏輯數(shù)量決定時，就出現(xiàn)了引線限制。這種情況發(fā)生時，可編程性的布線開銷對管芯尺寸將不會再有太大影響，從而對器件成本也不會再有太大影響。

        許多標準器件(如ASSP和ASIC等)出現(xiàn)引線限制現(xiàn)象已經(jīng)有一段時間了。當工藝尺寸小于0.5μ時，在一些較小的FPGA器件上，第一次遇到了引線限制問題。

        如今，低成本FPGA正以基于90nm工藝技術實現(xiàn)的領先架構引領工藝曲線。沿著工藝曲線的穩(wěn)步前進，加上在更大尺寸晶片上越來越高的成品率，使得 FPGA 成本大為降低。根據(jù)我們的計算，低成本FPGA中每1000個邏輯單元(可編程器件中邏輯容量的一種標準測量方法)的成本自1998年以來已經(jīng)下降了30倍。

        降低的器件成本，加上可編程性固有的吸引力，意味著許多系統(tǒng)設計人員在進行設計決策時將會認真地在FPGA方案與固定功能分離器件方案之間進行評估。同時隨著成本的繼續(xù)下降，現(xiàn)在FPGA正在從成本及設計易用性、占用面積和功耗等方面取代各種分離邏輯和其他標準產(chǎn)品。

        最新一代的低成本FPGA器件系列還包含了平臺特性：對可提供高速DSP功能的嵌入式8位及32位處理器、嵌入式乘法器的支持，對差分信號、精密系統(tǒng)時鐘資源的內(nèi)置支持等等。利用這些特性可實現(xiàn)更高的系統(tǒng)集成度，從而為系統(tǒng)設計師提供潛在系統(tǒng)成本和功耗節(jié)省。

        本文詳細描述了低成本FPGA器件的一些發(fā)展趨勢，并給出了一個系統(tǒng)設計示例，說明在一個低成本FPGA內(nèi)實現(xiàn)的邏輯集成節(jié)省了BOM成本，從而使設計更容易，功率特性更好。

圖2：Spartan系列低成本FPGA單位成本的下降

低成本FPGA的發(fā)展趨勢

        低成本FPGA剛推出時是以較低的成本提供基本的可編程邏輯結構功能性(剝?nèi)ニ懈呒壒δ苄?。目的是要利用現(xiàn)有市場的價格彈性，切入更新的高批量市場。一開始，低成本FPGA在架構和工藝兩方面均與其相對應的高端FPGA系列十分相似。

        當這種產(chǎn)品類別開始進一步為市場所接受時，低成本FPGA已開發(fā)了自己特有的架構和特性集。最新的低成本FPGA甚至采用了最先進的90nm工藝技術，以提供最低的單位成本。這些 FPGA 系列已經(jīng)整合了平臺特性，允許以最低的成本集成復雜DSP、內(nèi)存控制、復雜時鐘和處理功能。

        這些新型FPGA系列所提供的低價格點可使用器件單位成本和單個實現(xiàn)功能的成本來測算。

        單個實現(xiàn)功能的成本假設了器件單位成本，還假設了設計者能夠利用大部分剩下的器件邏輯實現(xiàn)系統(tǒng)功能。無論這種假設是否成立，當考慮在價格敏感應用中使用FPGA進行核心數(shù)據(jù)處理功能時，功能成本都是一個重要的指標。

        賽靈思公司推出的最新低成本FPGA系列(Spartan-3E系列)可以標準產(chǎn)品價格實現(xiàn)微處理器、微控制器和數(shù)字信號處理功能，包括實際成本為0.48美元的32位MicroBlaze嵌入式處理器，實際成本不到0.10美元的8位PicoBlaze