65纳米低成本FPGA性能全面提升,与DSP竞合新兴市场

上网时间: 2007年03月20日? 作者:潘九堂? 我来评论 【字号: ? ?小】

关键字:低成本FPGA? Cyclone? 65纳米FPGA?

3月20日,Altera公司宣布开始发售业界首款65nm低成本FPGA——Cyclone III系列。与上一代90纳米低成本FPGA相比,Cyclone III在低功耗、低成本和高性能等方面又有大幅提升,进一步扩展了低成本FPGA在汽车、消费和无线市场的应用空间。并且,一个显著的变化是,低成本FPGA不再将ASIC视为头号敌人,而更希望在无线微基站、软件无线电、视频监控和便携医疗设备等新兴市场,与DSP比翼双飞。

Cyclone III是Altera首次采用台积电成熟的低功耗工艺生产的FPGA器件,据称比竞争FPGA的功耗低75%,含有5K至120K逻辑单元(LE),288个数字信号处理(DSP)乘法器,存储器达到4Mbits,起价低至4美元。与上一代90纳米工艺器件相比,65纳米Cyclone III具有:1.7倍的逻辑;3.5倍的存储器;2倍的乘法器,乘法器性能达到了260MHz;每逻辑单元(LE)成本降低20%;功耗低50%;低成本配置选项支持业界标准并行闪存器件;速率更高(高达400Mbps)的存储器接口;更多的I/O,在8年I/O块上提供534个用户I/O引脚,支持多种业界I/O标准,包括875Mbps的LVDS通信接口。

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与上一代低成本FPGA相比,Cyclone III的DSP乘法器、存储器和逻辑资源都有大幅提升

在发布会上,Altera公司消费、汽车电子及广播业务部副总裁Tim Colleran用四个第一来概述了Cyclone III:首个从根本上针对低成本进行设计的FPGA系列;首个可供货的65nm低成本FPGA;首个使用低功耗工艺的65nm低成本FPGA;首个高于100K逻辑单元的低成本FPGA。

Altera资深营销副总裁Jordan Plofsky说:“Cyclone III系列与所有其他竞争方案相比,适合更多的应用领域,因为该系列前所未有地同时实现了低功耗、低成本和高性能。250多名参加了Altera早期试用计划的客户已经在大量应用中采用Cyclone III FPGA进行设计,主要针对消费类、汽车、军事、工业和无线通信等市场。”

其中,汽车和消费等成本敏感类应用是FPGA增长最快的市场,也是Cyclone III的主要应用市场。市场研究机构Gartner Dataquest的数据显示,2004年至2010年PLD市场的年复合增长率达15.9%,其中汽车和消费类应用分别高达49.7%和24.4%。另外,无线市场对Cyclone III也非常重要。专业应用包括无线基站、软件无线电和显示,以及图像和视频处理等。

ASIC不再是头号敌人,低成本FPGA和DSP争艳

一个有意思的变化是,在Cyclone III的发布现场,Altera并没有象往常一样,高谈FPGA取代ASIC,而是列举了很多FPGA在无线微基站、软件无线电、视频监控和便携医疗设备等新兴应用中取代MCU和DSP的案例——从最近举行的TI开发商论坛(Texas Instruments Developer Forum)来看,这些应用也被视为TI DSP产品未来的增长点,如面向无线基站的多核DSP,面向视频应用的达芬奇平台。

在这些FPGA取代DSP和MCU的案例中,Altera强调Cyclone III FPGA恰当地结合了强大的DSP乘法器、存储器和逻辑资源,为更多的应用提供更多的资源。例如,在软件无线电(SDR)应用中,Cyclone III在单个器件中集成了SDR信号处理,静态功耗低于0.5W。一个案例是Rockwell Collins的保密移动军用通信项目,其大小、重量、功耗和成本是最关键的因素。该公司采用Cyclone III系列后,在每一方面都能够采用同类最佳的规范来设计系统,最终实现了以前无法获得的新应用。

而在无线应用中,Cyclone III FPGA的低功耗、高密度和充足的DSP功能使设计人员可以在大量新的无线应用中使用低成本系列产品,例如无线微基站的数字IF和基带功能等。另一个案列是在视频系统I/O、视频压缩编码以及视频和图像处理应用中,通过采用Cyclone III FPGA,客户能够以低于20美元的成本实现全H.26?编码器,或者以低于5美元的成本实现高清晰(HD)缩放功能。此外,在显示应用中,Cyclone III器件针对显示应用进行了优化,是第一款能够满足所有1080p HDTV性能需求的低成本FPGA。

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Cyclone III扩展了低成本FPGA的应用空间,尤其是可以与DSP竞合一些新兴市场

对于FPGA取代ASIC,Colleran认为这已经是一种业界共识,因此无需再多言。Colleran对《国际电子商情》记者表示:“过去15年来,FPGA不断在侵蚀ASIC市场,FPGA的密度越来越大,新的ASIC设计越来越少,这种趋势还将持续。当然,ASIC技术也在不断发展,功能不断增强。”

不过,就FPGA对MCU和DSP的取代,他则出言谨慎。他表示:“就FPGA取代MCU和ASIC而言,确实,这两种现象都在发生。我们FPGA中嵌入的NiosII 32位软核,可以在很多场合中取代MCU,这里所说的MCU,不是10美元以下的MCU,而是更高端更复杂的应用。NiosII软核是我们非常成功的产品。”

Colleran特别强调说:“FPGA不只是取代DSP,更多是和DSP共存。一方面,在某些应用中,FPGA会取代DSP;另一方面,更多的不是FPGA取代DSP,而是FPGA和DSP共存。”他《国际电子商情》记者解释说,相比DSP,FPGA最大的优势是并行处理,在同一时间处理大量不同的任务。因此在涉及到很复杂的计算时,可以把DSP的一些任务卸载到FPGA中处理。比如原来需要用8个DSP,现在可能只需一个FPGA实现。FPGA可以取代大量DSP阵列,做到性价比非常高。另外,在复杂的图形处理中,FPGA有其它处理器无法比拟的优势。

尽管Colleran表示在某些应用中FPGA可以直接取代DSP,但他一再强调说:“FPGA和DSP更多是协处理关系。事实上,在公司层面,Altera和TI有非常紧密的合作关系,不是竞争者关系,而是合作者关系。”他还指出,市场非常非常大,FPGA和DSP都有广阔的应用空间,因为DSP和FPGA有一个共同的特性,那就是可编程、可以重用和算法可以不断升级,客户既可以使DSP,又可以使用FPGA,实现更低功耗和更高性能。

Cyclone III首款产品EP3C25现在向客户发售,并于2007年第三季度发售产品级器件。2007年底之前发售Cyclone III系列的所有8个型号产品。EP3C5E144C8 500Ku的价格为4美元。设计人员现在可以使用Quartus II软件7.0开始设计,与Cyclone III同时发布的Quartus II 7.0可以支持65nm Cyclone III FPGA全系列产品。200多名客户已经在Cyclone III系列早期试用计划中使用了Quartus II 7.0。

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  • Cyclone(飓风)是Altera公司与2003年推出的中等规模FPGA,采用0.13um工艺和1.5v内核供电。Cyclone与Stratix结构类似,是一种低成本FPGA系列 ,是目前主流产品,其配置芯片也改用全新的产品。

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