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FPGA开发全攻略连载之九:FPGA主要供应商与产品(1)

FPGA开发全攻略连载之九:FPGA主要供应商与产品(1)

1984年,赛灵思发明了现场可编程门阵列(FPGA),同时它成为全球首家无晶圆半导体公司的鼻祖,赛灵思通过不断应用尖端技术来长久保持它的行业领袖地位:赛灵思 是首家采用180nm、150nm、130nm、90nm和65nm工艺技术的企业,目前提供约占世界 90% 的高端 65nm FPGA产品。据 iSuppli 的统计数据,2007年它拥有世界51%以上的可编程器件市场份额。目前FPGA领域主要的供应商是赛灵思、Altera、Actel和Lattice。其中Altera和赛灵思主要生产一般用途FPGA,其主要产品采用RAM工艺。Actel 主要提供非易失性FPGA,产品主要基于反熔丝工艺和FLASH工艺。
由于赛灵思一直在FPGA开发领域方面拥有领先优势和最大份额,故本文主要介绍赛灵思公司的FPGA产品。
3.1.1 赛灵思主要产品介绍
目前赛灵思公司有两大类FPGA产品:Spartan类和Virtex类,前者主要面向低成本的中低端应用,是目前业界成本最低的一类FPGA;后者主要面向高端应用,属于业界的顶级产品。这两个系列的差异仅限于芯片的规模和专用模块上,都采用了先进的0.13 、90甚至65制造工艺,具有相同的卓越品质。
1.Spartan类FPGA
Spartan系列适用于普通的工业、商业等领域,目前主流的芯片包括:Spartan-2、Spartan-2E、Spartan-3、Spartan-3A、Spartan-3E以及最新的Spartan-6等种类。其中Spartan-2最高可达20万系统门,Spartan-2E最高可达60万系统门,Spartan-3最高可达500万门,Spartan-3A和Spartan-3E不仅系统门数更大,还增强了大量的内嵌专用乘法器和专用块RAM资源,具备实现复杂数字信号处理和片上可编程系统的能力。
(1)Spartan-2系列
Spartan-2在Spartan系列的基础上继承了更多的逻辑资源,达到更高的性能,芯片密度高达20万系统门。由于采用了成熟的FPGA结构,支持流行的接口标准,具有适量的逻辑资源和片内RAM,并提供灵活的时钟处理,可以运行8位的PicoBlaze软核,主要应用于各类低端产品中。其主要特点如下所示: 采用0.18 工艺,密度达到5292逻辑单元; 系统时钟可以达到200MHz; 采用最大门数为20万门,具有延迟数字锁相环; 具有可编程用户I/O; 具有片上块RAM存储资源;
Spartan-2系列产品的主要技术特征如下表所示。



表3-1 Spartan-2系列FPGA主要技术特征
(2)Spartan-2E系列
Spartan-2E基于Virex-E架构,具有比Spartan-2更多的逻辑门、用户I/O和更高的性能。赛灵思还为其提供了包括存储器控制器、系统接口、DSP、通信以及网络等IP核,并可以运行CPU软核,对DSP有一定的支持。其主要特点如下所示: 采用0.15工艺,密度达到15552逻辑单元; 最高系统时钟可达200MHz; 最大门数为60万门,最多具有4个延时锁相环; 核电压为1.2V,I/Q电压可为1.2V、3.3V、2.5V,支持19个可选的I/O标准; 最大可达288k的块RAM和221K的分布式RAM;
Spartan-2E系列产品的主要技术特征如下表所示。



表3-2 Spartan-2E系列FPGA主要技术特征
(3)Spartan-3系列
Spartan-3基于Virtex-II FPGA架构,采用90技术,8层金属工艺,系统门数超过5百万,内嵌了硬核乘法器和数字时钟管理模块。从结构上看,Spartan-3将逻辑、存储器、数学运算、数字处理器处理器、I/O以及系统管理资源完美地结合在一起,使之有更高层次、更广泛的应用,获得了商业上的成功,占据了较大份额的中低端市场。其主要特性如下: 采用90工艺,密度高达74880逻辑单元;最高系统时钟为340MHz; 具有的专用乘法器; 核电压为1.2V,端口电压为3.3V、2.5V、1.2V,支持24种I/O标准;高达520k分布式RAM和1872k的块RAM; 具有片上时钟管理模块(DCM); 具有嵌入式Xtrema DSP功能,每秒可执行3300亿次乘加。
Spartan-3系列产品的主要技术特征如下表所示。



表3-3 Spartan-3系列FPGA主要技术特征
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