平台FPGA的发展会终结ASIC和ASSP吗？

今天的多平台FPGA产品已震惊ASIC/ASSP供应商。有关FPGA能否成为ASIC与ASSP的一种可行性替代方案的争论已经持续了近十年,而iSuppli、Gartner Dataquest和其他市场研究公司也已经总结出以下趋势,即ASIC设计项目开始减少,FPGA设计项目开始增加。

下一代基于90纳米工艺的平台FPGA器件已极大地提升了高性能处理能力和系统集成度,它们进一步迫使ASIC设计项目趋于减少,因为又出现了新的应用解决方案。

进入2000年,随着Xilinx推出Virtex-II与Virtex-II Pro平台FPGA器件,这一争论又继续开始了。这些高性能器件以其灵活的器件集成能力、可编程I/O以及显著降低系统总体设计成本的优势,帮助设计师快速进入这一新领域和建立新的SoC设计方法学,并快速实现了无数的ASIC SoC设计。

高性能RISC CPU、RAM块、多千兆位高速串行I/O、专用DSP功能以及其他增强型系统性能的增加带来了技术进步,而这进一步巩固了平台FPGA相比ASIC SoC的上升势头。不过,为了获得针对某个特定应用领域的高性能DSP、处理或连接特性,设计人员常常被迫购买最大最昂贵的器件。容量更大的FPGA器件对提供先进的性能帮助较大,而容量较小的器件性能相对较差。

今天,Xilinx推出的针对不同领域优化的新型Virtex-4系列多平台FPGA产品允诺可根据所需性能和成本目标提供多种应用配置。通过将独创的列架构的经济优势与先进的工艺技术(90 纳米/300毫米晶圆)相结合,Xilinx的目标不仅是51亿美元以上的可编程逻辑市场,而且也希望在840亿美元的ASIC及ASSP市场争取到一些市场份额(资料来源:Gartner Dataquest 2007)。

恰当的组合

基于革命性的高级硅模块(ASMBL)列架构方法,Xilinx现在能以较高的成本效益开发多种FPGA平台,每一种平台都具有不同的性能组合。因此,一个特定平台可以针对特定应用领域(例如逻辑、DSP、连接及嵌入式处理等)进行优化,以满足先前只能由ASIC、ASSP和类似器件提供的应用需求,同时保持核心的可编程能力。

设计人员或设计团队现在不仅能选择一种理想的平台,而且还能选择具有恰当性能组合的器件,从而可以最低的成本获得所需的容量与性能。

这一创建最佳应用领域子系统的独特灵活性与能力为FPGA设立了一个更高的标准。软硬件均可编程的器件与ASIC或ASSP器件相比,允许设计师在实现方案时拥有更灵活的选择。在开发过程中的任何时候都可以重新分析、更改或增强系统架构,为设计师满足各种应用需求提供了一个完备的工具套件。

设计师可利用这一相同的能力在现场改进硬件,以满足新的需求或避免昂贵的硬件升级。在众多标准不断涌现并相互竞争的今天,这种灵活性已变得极为重要。

“总体成本”优势

FPGA一直在降低成本并使之更适合用于更多的应用领域。90纳米硅制造工艺与300毫米晶圆的结合已产生这样一个累积效应,即每个晶圆上的裸片数量与先前相比已增加了5倍。这一裸片数量的提高再加上架构集成允许设计师有效地降低系统成本。

在可编程逻辑的经济优势中,一个关键而又常被忽略的因素无疑是如何在全球范围内使用该技术。没有两个人会使用同样的技术、系统或软件,他们也不会订购或需要同样的东西。

ASIC和ASSP的更高成本和更长设计时间导致它们主要用于已得到验证的低风险和大批量应用。ASIC开发成本的迅速增加使得FPGA在当今领先应用中的优势凸现出来。零NRE带来的总体成本优势促使大批量ASIC或ASSP的成本交叉点上升,从而使得用户更偏爱FPGA,而这在以前是不可想象的。

本文小结

针对不同领域优化的多平台FPGA以其革命性的能力促使FPGA技术加速进入更多的应用领域中。降低风险、大幅缩短设计周期以及零NRE的综合优势,几乎很快就会将大量的应用从基于单元的ASIC实现转向类似于今天针对不同领域优化的FPGA这样更加灵活和宽松的架构。更多信息请访问: 。

作者:Richard Sevcik

执行副总裁

可编程逻辑系统、IP/内核与软件解决方案部

Xilinx公司