Lattice另类生存,90nm非易失FPGA继续单芯片路线

上网时间: 2007年07月01日? 作者:潘九堂? 我来评论 【字号: ? ?小】

关键字:非易失FPGA? 闪存FPGA? Lattice XP?

FPGA领域,Xilinx和Altera两大巨头永远是明星,他们在全线产品上的针锋相对和亦步亦趋成为业界独特的风景同时,也牢牢占据着舞台的中央。作为后来者,Lattice则凭借剑走偏锋的策略,成为推动FPGA技术发展的第三种势力,低成本FPGA和非易失FPGA就是典型代表,Lattice正通过独特的产品定位推动这两个市场的发展。

由于Xilinx和Altera都有从高到低的齐全产品线,他们都希望严格区分市场,因此低成本FPGA的功能一直有限。而Lattice在2006年推出的低成本FPGA ECP2和ECP2M,具有主流FPGA所拥有的DSP和收发器性能,使得高端和低端FPGA的界线变得模糊。在Lattice后,FPGA供应商纷纷给低成本FPGA赋予更多功能,例如今年上半年Xilinx首次在其低成本Spartan-3A系列中嵌入了DSP块,而不久前Altera也推出了一个新的低成本Arria GX系列,支持PCI Express、GbE和Serial RapidIO三种最主流串行协议。

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XP2继续Lattice公司片上集成SRAM和Flash的单芯片路线。

Lattice一直倡导的非易失FPGA,也得到了更多同行的认可。在今年年初,Xilinx推出了将FPGA和闪存集成在单一封装(SiP)中的Spartan-3AN,正式进军非易失FPGA市场。不过,与Xilinx和Altera需要外挂闪存(板上或SiP封装)不同的是,Lattice走的是片内集成Flash的单芯片路线。“Lattice长期关注这个行业,一直坚信非易失FPGA市场空间越来越大,竞争对手推出相关产品证实了这一点。不过,他们的混合型多芯片封装器件不能提供我们非易失FPGA的全部优势。”Lattice公司战略营销总监Gordon Hands表示。

Lattice于2002年和2005年分别推出了第一代和第二代非易失FPGA。第二代XP系列是首次采用片内集成闪存的单芯片方案,到目前为止已有数千个设计。不久前,Lattice又发布了基于90纳米嵌入式闪存工艺的第三代XP2系列。它具有“瞬时”性能,逻辑容量、成本和功耗等性能提升的同时,还增强了设计安全性、RAM备份,以及现场更新能力。

与上一代130纳米的XP系列相比,由于采用90纳米工艺,XP2具有增强的性能,双倍增加的逻辑容量达40K查找表(LUT)、性能改进了25%、还加入了专用DSP块,而每个功能的价格减少达50%。XP2对1.2伏工艺的功耗进行了优化,静态功耗减少了33%。

和XP一样,XP2也是真正的单芯片非易失FPGA,具有“瞬时”功能、更小的体积和更好的安全性。Hands解释说,竞争对手的混合型非易失FPGA实际上是把SRAM和Flash两个die封装在一起,和传统FPGA+外挂闪存相比,它可以减小体积和提升安全性,但由于混合方案中Flash还是分离的,因此上电后Flash必须先启动,然后配置FPGA,和传统FPGA的配置方式一样,需要的时间较长。而采用flexiFlash结构的XP2是真正的单芯片方案,SRAM和Flash集成在同一个die上,上电时或者根据用户命令,存储在闪存里的数据传送到SRAM单元,以控制器件的配置,传送是以整体的并行方式进行的,只需要大约用1毫秒的时间就可以激活器件逻辑,先于系统中的其它器件,比用外部引导PROM的基于SRAM的FPGA快50倍以上,不管它们是分散在板上,还是在同一封装中。

由于XP2是单芯片方案,通过保持片上的配置位流,XP2比多个器件或者多片模块解决方案更加安全。XP2的增强安全功能还包括:配置读回保护模式;6?位的擦除/编程锁防止意外或者未授权的编程;为了最终防止未授权的编程,提供了一次性编程(OTP)模式;可选的128位AES加密可用来保护进入器件的编程数据。

XP2器件支持多达885K位的FlashBAK存储器。这相当于提供了片上用户闪存,器件工作时,设计者还可以选择从RAM块写更新的数据至闪存存储器,可以存储诸如上电自测试(POST)、微处理机代码和校准数据。

此外,XP2还提供现场更新的综合解决方案。Hands指出,现场更新有可靠性、不间断运行和安全性三大要求,而XP2器件的双启动、TransFR和加密技术能很好满足。为了防止由于现场更新期间通信或者系统故障造成下载不完整的新配置,“黄金配置”可以存储在可选的外部SPI引导存储器,如果检测到位流错误,XP2可以从这个配置自动地导入。器件还支持TransFR(透明的现场重构)技术,在新的配置载入XP2器件同时精确地控制I/O状态,这样新的配置载入器件而整个设备继续运行。片上用户定义的128位AES密钥和相关的电路使编程数据加密,安全地送入远端的器件,防止编程被截取和非法复制。

XP2系列有5种容量从5K到40K的四输入查找表器件。嵌入式存储块以18K位双端口块的形式可达885K位。对小的便笺式存储器,LUT还可以转换成小的分布式存储器块。为了支持越来越多的DSP应用,多达12个的sysDSP块具有硬连线的高性能流水线乘和累加功能。器件多达4个锁相环,使设计者能根据设计的需求对齐和综合时钟。首个XP2系列器件17K LUT的XP2-17,208PQFP、256ftBGA 和484fpBGA封装样片现可获取。Lattice计划在2007年把整个器件系列交付市场。


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