低成本與高價(jià)值的平衡

程彥博

繼Stratix 10和Arria 10之后，Altera公司近日發(fā)布了非易失的MAX 10 FPGA，這是Altera第10代系列產(chǎn)品中的最新型號(hào)。它使用臺(tái)積電55 納米嵌入式閃存工藝技術(shù)，這一革命性的非易失FPGA在小外形封裝、低成本和瞬時(shí)接通可編程邏輯器件封裝中包含了雙配置閃存、模擬和嵌入式處理功能。

為什么這款FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列）要以Altera公司用于命名CPLD（復(fù)雜可編程邏輯器件）系列的“MAX”來命名？Altera公司產(chǎn)品營(yíng)銷資深總監(jiān)Patrick Dorsey告訴記者，Altera用“MAX”來命名它，是想突出其延續(xù)了Altera可編程產(chǎn)品物美價(jià)廉的傳統(tǒng)，而定位于低成本的MAX 10所擁有的一些性能通常卻只有高端的FPGA才具備。

事實(shí)上，傳統(tǒng)的FPGA系統(tǒng)主要由32位處理器、FPGA、電源模塊和大量的外部模擬器件構(gòu)成，32位處理器作為主處理器，F(xiàn)PGA做加速或者其他補(bǔ)充功能。Patrick Dorsey介紹，對(duì)于MAX 10而言，它包含了大量的外圍器件（包括振蕩器、時(shí)鐘、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、溫度傳感器等），而核心的32位處理器也可以用Altera的軟核處理器Nios Ⅱ替代，這能夠讓電路板面積減小50%。同時(shí)，MAX 10 FPGA具備閃存模塊（用戶閃存和雙配置閃存）、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、集成電源調(diào)節(jié)器、最多500個(gè)用戶I/O等特性，這些關(guān)鍵特性支持MAX 10 FPGA能夠完成多種重要的系統(tǒng)功能，例如瞬時(shí)配置、失效安全更新、系統(tǒng)監(jiān)視和系統(tǒng)控制等，從而幫助用戶進(jìn)一步提高了系統(tǒng)級(jí)價(jià)值。

Patrick Dorsey解釋說，使用片內(nèi)閃存，MAX 10 FPGA在不到10毫秒內(nèi)即可完成配置。對(duì)于系統(tǒng)管理應(yīng)用，瞬時(shí)接通特性使得MAX 10 FPGA成為系統(tǒng)電路板上最先工作的器件，控制其他電路板元器件的啟動(dòng)。在數(shù)據(jù)通路應(yīng)用中，瞬時(shí)接通特性支持MAX 10 FPGA在上電時(shí)提供積極的用戶交互功能。同時(shí)，集成在MAX 10 FPGA中的片內(nèi)閃存支持雙配置，在一個(gè)芯片中實(shí)現(xiàn)兩個(gè)FPGA設(shè)計(jì)。利用雙配置功能，器件可以完成失效安全更新，一個(gè)閃存模塊指定用于更新鏡像，而另一個(gè)模塊保留用于“安全”工廠鏡像。通過這一功能，能夠更快地部署系統(tǒng)，降低了維護(hù)成本，運(yùn)行生命周期更長(zhǎng)。

此外，MAX 10 FPGA集成的模擬模塊包括ADC和溫度檢測(cè)二極管。利用集成模擬功能，MAX 10 FPGA可以用在需要系統(tǒng)監(jiān)視的應(yīng)用中，例如溫度控制和觸摸屏人機(jī)接口控制等。集成模擬模塊降低了電路板復(fù)雜度，減小了延時(shí)，實(shí)現(xiàn)了更靈活的采樣排序，包括雙通道同時(shí)采樣等?！癕AX 10 FPGA支持Altera軟核Nios Ⅱ嵌入式處理器集成，為開發(fā)人員提供了單芯片、可配置的瞬時(shí)接通處理器子系統(tǒng)。利用Nios Ⅱ嵌入式處理器，器件可以用于高效地管理復(fù)雜控制系統(tǒng)?！盤atrick Dorsey說。

談到應(yīng)用，Patrick Dorsey指出MAX 10 FPGA的目標(biāo)市場(chǎng)有工業(yè)、汽車系統(tǒng)，以及通信、計(jì)算和存儲(chǔ)等領(lǐng)域。例如，器件的集成功能結(jié)合小外形封裝（可以小到只有3毫米×3毫米），MAX 10 FPGA就成為了空間受限系統(tǒng)的高效解決方案，并應(yīng)用在汽車和工業(yè)系統(tǒng)中。而在高級(jí)通信、計(jì)算和存儲(chǔ)應(yīng)用中，MAX 10 FPGA則能夠有效地管理復(fù)雜控制功能，同時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)配置、接口橋接、電源排序和I/O擴(kuò)展。