FPGA吹响进军嵌入式的集结号.pdf

FPGA（现场可编程门阵列）是一种能够进行现场编程的半导体设备，它在集成电路领域扮演着重要角色。FPGA器件的核心在于拥有大量的可编程逻辑单元，允许设计师对硬件进行配置，以满足特定应用需求。近年来，FPGA因为其能够应对日益缩短的电子产品生命周期，支持企业追求产品差异化和快速上市时间，成为了摩尔定律持续有效最大的受益者之一。 在FPGA领域，价格和功耗曾是两个显著的障碍。然而，由于制造工艺的不断进步，FPGA的价格和功耗已经显著下降，在许多应用中不再是主要问题。随着电子产品生命周期的缩短，FPGA以其可编程性和可重配置性，成为降低研发成本、缩短开发周期的理想选择，并提供了设计灵活性。 2010年FPGA行业的市场增长率预计将达到45%以上，超过48亿美元的市场容量。据Raymond James Financial公司提供的数据，预计可编程逻辑市场将抢占原属于ASIC（应用特定集成电路）的市场份额，达到150亿至200亿美元。这显示了FPGA市场的快速增长态势。 FPGA厂商纷纷针对嵌入式系统设计提出了自己的战略。例如，Ahera公司推出了“黑天鹅”计划，与ARM、Intel、MIPS等技术公司以及FPGA业界的多个合作伙伴联合，扩展嵌入式合作伙伴计划。Ahera提供的产品包括集成了增强型Cortex A9处理器子系统的FPGA、基于MIPS技术公司MIPS32处理器体系结构的MP32软核处理器等。Altera也提供集成了Cortex A9硬核、Cortex M1软核、MIPS软核、ColdFire软核以及自有Nios软核的产品，为不同需求的客户提供灵活的选择。 Xilinx与ARM结成战略联盟，推出蓝海战略，也瞄准了嵌入式高端应用市场。Xilinx推出了结合了ARM Cortex-A9硬核的28nm FPGA产品，定位于多个高端应用领域，如汽车驾驶辅助系统、智能视频监控等。其他FPGA公司如Actel，也发布了基于ARM Cortex-M3的FPGA产品。 FPGA的开发流程涉及原理图设计、逻辑验证和仿真、电路板设计、嵌入式软件开发和调试等多个环节。随着设计复杂度的提升，FPGA厂商正尝试通过改变产品特性和设计流程来吸引更多的系统设计工程师。例如，Ahera公司基于Quartus II开发软件提供了单一的FPGA设计流程，集成了新的Qsys系统级集成工具和公用的FPGA知识产权(IP)库。此外，赛灵思的可扩展式处理平台为嵌入式系统设计人员提供了以处理器为核心的设计和开发方法，利用ARM技术实现强大的计算与处理能力。 FPGA技术凭借其在设计灵活性、研发成本和上市时间上的优势，在嵌入式系统设计领域中扮演了日益重要的角色。FPGA厂商通过与处理器厂商的合作，推出了一系列综合解决方案，不仅进一步降低了系统总成本，同时也提高了系统的整体性能和灵活性。在电子设计自动化(EDA)工具和IP资源日益丰富的环境下，FPGA将继续向PC、手机、汽车、电视、工业等领域进军，其集成度和功能密度将不断提升，为嵌入式系统设计带来更多可能性。