跟我一起来看看FPGA的未来趋势吧
2020-04-28 16:14:27 来源:EDA365电子论坛 点击:2658
【哔哥哔特导读】本文首先介绍了FPGA技术为什么还是有很大的潜在市场,原因是啥,其次介绍了FPGA技术的三个主要的发展方向分别是:基于IP库的设计、基于FPGA的嵌入式系统和FPGA芯片往高性能、高密度、低功耗和低压发展。
FPGA技术为什么具有极大的潜在市场,其主要原因是FPGA不仅可以实现电子系统小型化、功耗低、可靠性高等优势,而且FPGA技术的开发时间短、资金投入少,芯片价钱持续降低。伴随着芯片设计水平的持续提升,FPGA技术展现出了下列三个关键的发展趋势。
1、根据IP库的设计方案
将来的FPGA芯片密度持续提升,基于HDL的传统代码设计方式难以满足大规模FPGA的设计需求。伴随着专业的IP 库设计企业持续增加,商业化的IP库类型会越来越多,适用的FPGA器件也会越来越多。
作为FPGA的设计者,关键工作是寻找合适项目需要用到的IP 库资源,随后将这些IP资源整合起来,从而进行顶层模块设计。因为商业化的IP 库都是已经通过验证的,所以,整个项目的仿真和验证工作关键 是验证IP库的插口逻辑设计的准确性。
现阶段,因为我国的专利权维护的相关法律法规还不够健全,根据IP库的设计方式还没开始广泛应用。不过伴随着FPGA密度的持续提升和IP 库的价钱慢慢趋向合理,这类设计方案可能 会变成主要的FPGA技术设计方案。
2、根据FPGA的嵌入式系统(SOPC)技术已经完善
片上系统SoC(Systemon Chip)技术就是指将一个完整商品的功能集成在一个芯片上或芯片组上。SoC从系统的整体角度考虑,以IP (Intellectual property)核为基础,以硬件描述语言 作为系统作用和构造的描述手段,凭借以电子计算机为平台的EDA工具开展开发设计。因为SoC设计可以综合、全盘考虑系统的状况,因此能够完成更高的系统性能。SoC的出现是电子系统设计行业内的一场改革,其影响是巨大的。
片上可编程系统SOPC(System on a Prog rammable Chip)是一种高效率的SoC解决方法。它将CPU、存储器、I/O口和LVDS 等系统需要用到的功能模块集成到一片FPGA中,组成一个可编程的片上系统。
因为它是可编程系统,拥有灵活的设计方法,可裁减、可扩大、可升級,并具有硬件软件可编程的功能。
SOPC维持了SoC以系统为管理中心、根据IP模块的多层次、高度重复使用的特性,并且具备设计时间短、风险小和设计低成本的优点,其通过设计软件的综合、分析、裁减,可灵活地重新构建所需要用到的嵌入式系统。
这类技术的关键是在FPGA芯片内部搭建CPU。Xilinx企业主要提供根据Power PC的硬核解决方法,而Altera企业提供的是根据NIOSII的软核解决方法。Alte ra企业为NIOSII软核CPU提供了详细的硬件软件解决方法,能够帮助顾客短期内进行SOPC系统的搭建和调试工作。
3、FPGA芯片向高性能、密度高、低压和功耗低的方向发展
随着FPGA芯片生产工艺持续改进,FPGA芯片的性能和密度都会持续提升。初期的FPGA主要是完成插口逻辑设计,如AD /DA 和DSP的粘合逻辑。如今的FPGA已经变成电源电路的关键部件,拥有重要的作用。
在高性能计算和高吞吐量I/O应用层面,FPGA早已替代了专用的DSP芯片,变成最好的实现方案。所以,高性能和密度高也变成考量FPGA芯片厂家设计能力的关键指标。
伴随着FPGA性能和密度的提升,功耗也慢慢变成了FPGA应用的短板。尽管FPGA比DSP等CPU的功耗低,但还是高过专用芯片(ASIC)的功耗。FPGA厂家也在选用各种新技术新工艺来减少FPGA的功耗,而且已获得了不错的效果。
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