内容导读：

过去，FPGA一直是一种近乎标准化的产品，但自从HardCopy器件问世以来，领先的两大PLD供应商Xilinx和Altera在战略和技术上就开始出现分化的苗头，而随着90nm时代的来临，两家公司的差异日益加剧。

为了满足用户不断变化的需求，两家公司都在着手改进器件的结构，但采用的方法并不相同。Altera正试图通过革新基础构建模块，创造更高性能的FPGA。今年初，该公司宣布，它将采用输入数可变的自适应逻辑模块(ALM)构建其Stratix-II系列高端FPGA产品，这颠覆了四输入查找表(LUT)是FPGA最佳选择的传统观念。允许输入数变化将使FPGA具有更大的灵活性，而且输入变多意味着可以降低互连要求，并提升性能。“采用ALM的Stratix-II比第一代Stratix器件的逻辑利用率平均提高了25%。”Altera亚太区高级市场总监梁乐观表示。不过，ALM针对的是高性能的高端FPGA，该公司低成本的90nm FPGA不一定会采用ALM的方法。据梁乐观透露，Altera将在年内推出采用90nm工艺制造的Cyclone-II系列低端FPGA产品。

另一方面，Xilinx推出了面向应用的组合模块架构(ASMBL)，试图针对特定应用打造专用FPGA。ASMBL将功能模块分割成可互换的列，而不再是栅格上的方块。“它是一种新型架构框架和设计方法，也是未来平台FPGA的基础。”Xilinx产品技术副总裁汤立人表示，“它允许我们迅速经济地开发出多种面向特定领域、具有最佳功能组合的平台。”他举例说，这些特定领域包括以逻辑为中心的领域、以处理为中心的领域以及其它领域。赛灵思计划基于这种新架构创建未来的平台FPGA。定于2004年推出的下一代Virtex系列90nm器件将是第一个采用新架构的FPGA系列。

开发专用FPGA表明，Xilinx正致力于扩大FPGA的应用领域，并进一步蚕食传统的ASIC市场。但对于Xilinx的专用FPGA概念，Altera的梁乐观并不认同。他承认专用FPGA是一个好的想法，但认为“定制FPGA不是一件很现实的事。”从产品的发展规划来看，Altera坚持FPGA是一种标准化器件。同样为了扩大FPGA的用户群，Altera正在大力发展HardCopy业务。据梁乐观透露，该公司帮助客户完成从FPGA到HardCopy的转换大约需要2-4周的时间。该公司已经推出第二代HardCopy器件HardCopy-Stratix,相比第一代的HardCopy-APEX，其改进之处在于可以在器件上完成时序分析。此外，该公司预计在2005年中期推出针对Stratix-II的HardCopy器件。

尽管存在上述分歧和差异，但两家公司也有共同点，他们都在向90nm工艺挺进，并认为这将给客户带来更大的利益。

为了开发90nm器件，IC公司需要采用新一代的EDA工具，这导致设计成本非常高。此外，高达100万美元的NRE费用也令许多公司望而却步。所以，目前只有英特尔、TI等领先半导体供应商已经实现90nm器件的大规模量产。

“由于90nm工艺的设计成本和工具成本很高，所以它主要适合于高密度、高性能和大批量的IC。”Altera的梁乐观表示。他还预测，要等到2005年末或2006年初，90nm在批量大于1,000万的情况下才能比130nm具有更低成本的优势。

值得庆幸的是，PLD供应商推出的FPGA使负担不起风险和高昂费用的公司可以享受到90nm工艺带来的好处。梁乐观表示，90nm工艺可以使FPGA的芯片面积减少50%，性能提高30%。据他透露，90nm StratixⅡ FPGA的最大容量是18万个逻辑单元(LE)，而130 nm Stratix FPGA的最大容量是8万个逻辑单元。

“90nm制造技术使我们可以把100万门FPGA(大约1.7万个逻辑单元)的价格降低至20美元以下，这相当于节省了35%至70%的成本。”Xilinx的汤立人表示，“90nm Spartan-3 FPGA的推出为FPGA带来了巨大的新市场机会。现在，设计人员可以把FPGA而不是传统的定制器件用于更多成本敏感的大批量产品中。”

然而，除了这些摩尔定律带来的好处之外，90nm工艺正面临着功耗的挑战，其“罪魁祸首”是漏电流。“漏电非常高是90nm工艺面临的物理挑战之一，这将迫使用户通过减慢电路的速度来降低功耗。”梁乐观表示。他预言，面向功耗的设计(Design For Power)将成为业界在亚100纳米时代最需解决的问题。

低k材料和铜工艺是当前应对功耗问题的主要手段。据梁乐观介绍，Altera的0.13微米器件采用的是中k材料，其优势是易于生产，但为了减少漏电流，Altera将在90nm器件中采用低k材料。“采用低k材料的器件比没有采用低k材料的器件功耗降低了10%，性能也提高10%。”他表示。

相比而言，Xilinx在向90nm过渡的过程中采取了一种低风险策略。“对很多公司来说，与90nm有关的挑战涉及新型材料的使用，如低k介质和铜线等。”汤立人表示，“迄今为止，对Xilinx而言，向90nm过渡是低风险之旅，因为我们从130nm过渡到90nm时，没有引入任何新材料。”

虽然汤立人估计，90nm器件的待机功耗比130nm器件要高数十个百分点，但他同时表示，“我们不认为功耗在90nm节点是一个大问题。我们也不认为功耗是今天或未来FPGA的限制因素。为了帮助客户控制功耗，我们将继续减少全局互连的数量、增加更多不同的时钟选项并在单个芯片上集成更多功能。”

深刻的影响

随着两大PLD供应商在FPGA发展战略和开发技术上出现分化，客户将拥有更多选择，而不仅是只有高低端两种系列产品可供挑选。在未来，Xilinx将通过专用FPGA将产品线一一细化，而Altera除了提供更高性能和更低价格的器件外，还将通过HardCopy帮助客户进一步降低成本。所有这些举措都将受到用户、尤其是消费电子开发商的欢迎，从而使FPGA抢占更多的ASIC市场。

作者：颜健

标签：

来源: 作者: 时间:2004/5/22 0:02:00