幾乎無(wú)所不能的FPGA和CPLD
隨著成本、功耗和容量的不斷改善，F(xiàn)PGA和CPLD已經(jīng)廣泛滲透到消費(fèi)電子和汽車(chē)電子應(yīng)用市場(chǎng)，其市場(chǎng)份額幾乎已與通信市場(chǎng)二分天下。但通信和工業(yè)領(lǐng)域仍是FPGA兩塊最大的終端用戶市場(chǎng)，Cisco、華為、西門(mén)子等公司的交換機(jī)、無(wú)線基站等設(shè)備大量采用了FPGA進(jìn)行設(shè)計(jì)。利用FPGA的可編程特性，甚至可以在設(shè)計(jì)完成以后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，以適應(yīng)新的標(biāo)準(zhǔn)或提供更多的功能。

步入日趨數(shù)字化的世界，消費(fèi)者需要隨時(shí)隨地接觸音頻、視頻和數(shù)據(jù)等內(nèi)容。質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的有線和無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施可以提供使消費(fèi)者感受良好的內(nèi)容，這就要求產(chǎn)品制造商不斷推出能改善消費(fèi)者體驗(yàn)的新創(chuàng)舉。

例如，數(shù)字音樂(lè)播放器、高清電視數(shù)字顯示器、汽車(chē)電子產(chǎn)品、移動(dòng)電話和寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入，這些都改變了消費(fèi)者的期望值，也改變了他們?cè)诩依?、?chē)上或行進(jìn)中獲取和領(lǐng)略內(nèi)容的方式。如果用預(yù)測(cè)哪些創(chuàng)新可能成功的方法，往往就需要做出具有潛在風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)品決策；所以，制造商們?cè)噲D將消費(fèi)者的直接反饋盡早納入產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，以確保其產(chǎn)品成功。這常常意味著必須縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，以盡快將創(chuàng)新產(chǎn)品投入市場(chǎng)。

ASIC的原始開(kāi)發(fā)成本每逢縮小工藝尺寸便呈指數(shù)上升；因此，這對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)并非一條宜人之路。ASSP亦然，通常無(wú)法滿足所有客戶的需要；因此，芯片制造商必須采取折衷方案，以實(shí)現(xiàn)客戶最迫切需要的功能。

FPGA和CPLD是創(chuàng)新的靈魂。這兩種產(chǎn)品提供靈活而成本低廉的解決方案，可以滿足數(shù)字播放器、機(jī)頂盒、汽車(chē)后座娛樂(lè)系統(tǒng)、智能電話和視頻設(shè)備等大批量產(chǎn)品的針對(duì)應(yīng)用的要求。與ASIC相比，F(xiàn)PGA的弱點(diǎn)在于性能慢、密度低、功耗大，目前性能和密度問(wèn)題已基本解決，功耗問(wèn)題成為芯片供應(yīng)商面臨的最大挑戰(zhàn)，尤其是進(jìn)入深亞微米節(jié)點(diǎn)后，漏電流的增加會(huì)導(dǎo)致靜態(tài)功耗上升。FPGA的布線電容是ASIC的10～100倍，并具有更大的線跡和大量的晶體管，這些晶體管雖然不會(huì)在電路工作中使用，但是卻仍然產(chǎn)生泄漏功率。與此同時(shí)，OEM對(duì)降低功耗、延長(zhǎng)電池的使用時(shí)間與降低成本和體積等方面的需求還會(huì)攀升。iSuppli曾預(yù)計(jì)，如果能解決功耗問(wèn)題，未來(lái)FPGA至少能奪走30億美元的ASIC市場(chǎng)份額。

消費(fèi)電子產(chǎn)品中的FPGA和CPLD
消費(fèi)電子產(chǎn)品制造商需要使其產(chǎn)品與眾不同。這常常促使他們將最新的技術(shù)和創(chuàng)新盡快推向客戶，以便在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中獨(dú)占鰲頭。而在產(chǎn)品壽命后期，制造商則致力于削減產(chǎn)品成本，從而盡量以較低價(jià)格為客戶提供較大價(jià)值。

例如，高清電視數(shù)字顯示器制造商面臨著新型平板技術(shù)和接口標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的挑戰(zhàn)，同時(shí)要改進(jìn)畫(huà)質(zhì)、克服缺陷，以追求完美的電視圖像。不同機(jī)型中使用的平板品種往往具有不同的技術(shù)規(guī)范，甚至來(lái)自不同的供應(yīng)廠家。

借助FPGA的可編程性，制造商可以使用Spartan FPGA中實(shí)現(xiàn)的圖像增強(qiáng)算法輕而易舉地適應(yīng)不同品種，從而在整個(gè)產(chǎn)品系列中使用同樣的硬件設(shè)計(jì)。Spartan FPGA本身支持大多數(shù)差分I/O接口，因此很容易與新型平板接口直接連接。這些優(yōu)點(diǎn)使Spartan FPGA成為眾多消費(fèi)電子產(chǎn)品的難舍之選。

汽車(chē)電子產(chǎn)品中的FPGA和CPLD
用戶可定制邏輯器件是理想的解決方案，舉例說(shuō)，許多汽車(chē)設(shè)計(jì)人員正考慮利用駕駛室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)更有效的車(chē)載通信和控制功能管理。然而，將駕駛室內(nèi)電子系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到公共汽車(chē)上，意味著需要面對(duì)層出不窮和不斷改變的新興標(biāo)準(zhǔn)。FPGA是靈活的低成本解決方案，可用于元件之間的橋接，或者用作各種定制功能的黏合邏輯器件。由于FPGA是標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，可編程邏輯器件還可免除了困擾大多數(shù)專用定制電路的報(bào)廢問(wèn)題。

對(duì)于FPGA等用戶定制邏輯器件來(lái)說(shuō)，增長(zhǎng)最快的應(yīng)用領(lǐng)域之一就是作為標(biāo)準(zhǔn)化開(kāi)發(fā)平臺(tái)，可進(jìn)行擴(kuò)展以滿足不同客戶的要求。這使到FPGA成為加速產(chǎn)品上市的重要工具。而采用相同元件的系統(tǒng)可為每位購(gòu)買(mǎi)汽車(chē)的客戶提供多種功能選項(xiàng)。

利用相同的FPGA構(gòu)建應(yīng)用，可以方便地啟動(dòng)或不啟動(dòng)某些功能，F(xiàn)PGA更可進(jìn)行編程，以便啟動(dòng)或不啟動(dòng)一連串功能中的任何一項(xiàng)。

新型和未來(lái)型汽車(chē)更依賴電子系統(tǒng)，以使整車(chē)制造商能夠推出與眾不同的產(chǎn)品。這些電子系統(tǒng)范圍廣泛，從駕駛員信息系統(tǒng)和后座娛樂(lè)系統(tǒng)，一直到夜視系統(tǒng)和車(chē)道偏離警示系統(tǒng)這類更為新型的駕駛員輔助技術(shù)。

Xilinx汽車(chē)(XA)系列產(chǎn)品為汽車(chē)電子市場(chǎng)帶來(lái)FPGA和CPLD的可縮放性和靈活性，使一級(jí)汽車(chē)配件供貨商能夠推出創(chuàng)新的功能，同時(shí)還賦予他們平臺(tái)開(kāi)發(fā)能力（甚至可以在松散的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行開(kāi)發(fā)），從而降低成本。

隨著LCD/TFT顯示器、多網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、視頻和圖形的使用日益增多，Xilinx XA解決方案可以縮短開(kāi)發(fā)周期并提供定制靈活性，直到投產(chǎn)。通過(guò)使用Xilinx XA的可編程邏輯，一級(jí)汽車(chē)配件供貨商只需在FPGA架構(gòu)內(nèi)進(jìn)行修改，便可迅速增加新功能、改進(jìn)現(xiàn)有功能或變更接口，而無(wú)須等到數(shù)年后下次重新設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)。

FPGA還使設(shè)計(jì)人員能夠重新審視其整體應(yīng)用架構(gòu)，以便根據(jù)其需要而非根據(jù)當(dāng)今半導(dǎo)體硬件中的已有功能來(lái)構(gòu)建系統(tǒng)。

結(jié)束語(yǔ)
有了大批量類似Spartan、CoolRunner-II CPLD的產(chǎn)品系列，制造商才敢于將更多創(chuàng)新產(chǎn)品迅速推向市場(chǎng)，因?yàn)樗麄兡軌蛳碛心鼙M量降低風(fēng)險(xiǎn)的可編程邏輯的靈活性。

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通過(guò)降低供貨商的成本并佐以先進(jìn)的技術(shù)，從而加速成功地贏得大宗設(shè)計(jì)并投入生產(chǎn)的進(jìn)程。Xilinx FPGA和CPLD的成本起算點(diǎn)低至單個(gè)數(shù)字，因此可以免除在消費(fèi)和汽車(chē)電子等大批量應(yīng)用的生產(chǎn)中訴諸使用ASIC或ASSP的必要性，同時(shí)仍然可以為滿足客戶要求而無(wú)盡無(wú)休地進(jìn)行定制。