越來越多的功能模塊集成到了可編程產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，這類器件的應(yīng)用市場領(lǐng)域也在逐步拓展。而與此同時(shí)，可編程產(chǎn)品提供商要想獲得更大的成功，依然需要面對很多挑戰(zhàn)……
電子設(shè)計(jì)正變得越來越復(fù)雜，因?yàn)樗鼈冃枰上到y(tǒng)級功能來提高性能、降低成本、縮短設(shè)計(jì)周期和拓展新的應(yīng)用領(lǐng)域。在眾多高新技術(shù)的發(fā)展中，可編程系統(tǒng)設(shè)計(jì)成為了一道靚麗的風(fēng)景線。諸多FPGA廠商已在其平臺上集成了更多的IC技術(shù)——例如模擬、收發(fā)器、邏輯、串行連接、DSP、Flash內(nèi)存以及嵌入式處理器等功能，從而達(dá)到讓客戶可進(jìn)行可編程的系統(tǒng)級設(shè)計(jì)。為此，有業(yè)內(nèi)專家斷言，可編程系統(tǒng)設(shè)計(jì)將完全有可能統(tǒng)治未來。
更多功能的融入
由于全球的數(shù)字化趨勢以及易用模塊的廣泛應(yīng)用，技術(shù)提供商的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)正在爭相開發(fā)引領(lǐng)潮流的新一代產(chǎn)品。而正是因?yàn)槿蛟趭蕵泛屯ㄐ女a(chǎn)品領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在仍然不成體系，恰恰是這種分離的標(biāo)準(zhǔn)推動著在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中對靈活性的特殊需求，PLD恰恰能夠滿足這種需求。
筆者曾采訪過QuickLogic公司總裁兼首席執(zhí)行官Tom Hart，他指出，QuickLogic 的嵌入式標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品（ESP）是一種單芯片F(xiàn)PGA解決方案，它將標(biāo)準(zhǔn)集成電路（IC）的性能保障和低成本優(yōu)勢與可編程邏輯的靈活性和快速市場切入特點(diǎn)完美地結(jié)合到了一起。這一創(chuàng)新架構(gòu)可使設(shè)計(jì)人員能夠在同一芯片上提供標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品和用戶定制的可編程邏輯，并幫助產(chǎn)品快速打入市場。一般情況下，傳統(tǒng)的FPGA廠商提供給客戶的產(chǎn)品是器件，由客戶自己來做設(shè)計(jì)方案，而客戶從QuickLogic拿到的產(chǎn)品，不僅僅是一個(gè)器件，還包括設(shè)計(jì)工具、設(shè)計(jì)環(huán)境、IP代碼以及驅(qū)動程序等，客戶可以直接使用，它是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的全套解決方案。Tom Hart還強(qiáng)調(diào)，不僅是中國的工程師，所有的電子設(shè)計(jì)工程師都要思考這樣一個(gè)問題，那就是要有能超越所有功能都得用微處理器來做的思維。
Actel公司市場拓展副總裁Dennis Kish認(rèn)為，融合技術(shù)將可編程邏輯的優(yōu)勢帶進(jìn)新的應(yīng)用領(lǐng)域中，而這些應(yīng)用領(lǐng)域直至目前也只能采用分立模擬元件和混合信號ASIC供應(yīng)商提供的器件。Dennis Kish說，通過創(chuàng)建融合技術(shù)，Actel旨在簡化現(xiàn)有的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，將現(xiàn)有FPGA的可重編程優(yōu)勢與模擬元件及大型 Flash 內(nèi)存儲區(qū)塊集成在單芯片解決方案中。融合技術(shù)為系統(tǒng)的開發(fā)帶來了新的功能，允許設(shè)計(jì)人員將相同的硅片用于多種不同的應(yīng)用中，并且能快速配合不斷變更的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
Cypress半導(dǎo)體公司亞太區(qū)銷售和運(yùn)營總監(jiān)Paul Novell則表示，設(shè)計(jì)師們會更青睞于一種能夠適合于用途更加廣泛、靈活性更高的解決方案。例如，Cypress日前推出的一款具有可編程混合信號陣列的2.4GHz 單芯片無線電系統(tǒng)，在新型可編程 PRoC（Radio-on-a-Chip）器件中采用了該公司兩項(xiàng)最具突破性的先進(jìn)技術(shù)——WirelessUSB與PSoC（ Programmable System-on-Chip可編程系統(tǒng)級芯片）。該解決方案可為各種應(yīng)用同時(shí)提供WirelessUSB與PSoC兩方面的優(yōu)勢。由于PSoC器件都是可動態(tài)重構(gòu)的，從而使得設(shè)計(jì)人員能夠隨意創(chuàng)建新的系統(tǒng)功能。由于能夠在不同的時(shí)間針對不同的功能對同一硅片進(jìn)行重構(gòu)，因此，設(shè)計(jì)人員在許多情況下可以實(shí)現(xiàn)超過120%的硅片利用率。
Virtex-4 FPGA是Xilinx公司利用90nm制造工藝、300mm晶圓技術(shù)生產(chǎn)的FPGA平臺產(chǎn)品。Xilinx全球市場副總裁Sandeep Vij介紹說，Virtex-4包括了100多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，整個(gè)系列分為三個(gè)面向特定應(yīng)用領(lǐng)域而優(yōu)化的平臺FPGA架構(gòu)，共有17種器件可供設(shè)計(jì)人員選擇。Xilinx的技術(shù)負(fù)責(zé)人Dennis Segers在展望FPGA的發(fā)展前景時(shí)也指出，F(xiàn)PGA今后將進(jìn)一步大規(guī)�；�。到2005年，在單個(gè)FPGA芯片上將集成20億只晶體管，系統(tǒng)門電路數(shù)將達(dá)到5000萬個(gè)，配備工作頻率為1GHz的CPU內(nèi)核、模擬/數(shù)碼混合IP內(nèi)核以及10Gb/s的I/O電路，這相當(dāng)于目前公司最新產(chǎn)品“Virtex-II”性能的5倍。
全新領(lǐng)域的拓展
可編程系統(tǒng)設(shè)計(jì)在不斷探索新的應(yīng)用領(lǐng)域中逐漸顯露出它的優(yōu)勢，內(nèi)嵌到FPGA中的各種新功能正用在要求苛刻而且是以前FPGA從未涉足的應(yīng)用領(lǐng)域，如網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中高端交換機(jī)和路由器、蜂窩電話基站處理設(shè)備和高端專業(yè)視頻服務(wù)（如視頻會議等）以及數(shù)字視頻播放機(jī)和機(jī)頂盒等消費(fèi)類電子產(chǎn)品。特別是FPGA的可重編程性的特點(diǎn)，人們認(rèn)識到許多發(fā)揮其特長的應(yīng)用。比如，當(dāng)需要聽高保真環(huán)繞立體聲時(shí)，可將FPGA配置成專用的DSP處理器；高層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)需要支持新協(xié)議時(shí)，只需重新配置FPGA而不必更改任何硬件；數(shù)字電視變更解碼協(xié)議時(shí)，只要通過網(wǎng)絡(luò)下載數(shù)據(jù)，重新配置FPGA；當(dāng)從GSM網(wǎng)轉(zhuǎn)到CDMA網(wǎng)時(shí)，同樣只需自動配置FPGA而不必更換手機(jī)等等。
Xilinx表示，其新推出的Virtex-4系列有望推動公司進(jìn)一步超越傳統(tǒng)的PLD市場，并進(jìn)入更為廣泛的高性能處理、嵌入式處理和高速串行通信應(yīng)用領(lǐng)域，從而使Xilinx在ASIC/ASSP市場占有更大的份額。
Actel則稱，其全新Fusion 技術(shù)的融合主干不僅是通用的總線接口，而且還可將微定序器集成在FPGA架構(gòu)中，以便對個(gè)別外設(shè)進(jìn)行配置，并支持外設(shè)數(shù)據(jù)的低層次處理。融合技術(shù)還為設(shè)計(jì)人員帶來了前所未有的設(shè)計(jì)