相對(duì)于通用MCU和專(zhuān)用SoC，FPGA除了具有靈活的可編程性這一大優(yōu)勢(shì)之外，還有兩個(gè)繞不開(kāi)的劣勢(shì),，那就是貴和功耗高,。因此FPGA廠商也在降功耗、減成本的道路上一直孜孜不倦，可見(jiàn)FPGA的強(qiáng)勢(shì)發(fā)力應(yīng)用領(lǐng)域基本都在工業(yè)、航天、國(guó)防這些對(duì)成本和功耗不是很敏感的高端領(lǐng)域,。加上FPGA在軟件及專(zhuān)利方面設(shè)有層層技術(shù)壁壘，大部分市場(chǎng)都被幾家國(guó)際大廠商壟斷,，其它廠商似乎很難再插足進(jìn)去,。
然而縱觀中等密度市場(chǎng),，客戶也希望出現(xiàn)第三家公司提供性?xún)r(jià)比更高的產(chǎn)品，從而提高和大廠商的議價(jià)權(quán),。因此,，如果做好功耗和成本優(yōu)化，中小FPGA廠商還有望抓住客戶的痛點(diǎn),，滿足其需求,，拿到更多市場(chǎng)份額。
美高安森美在FPGA行業(yè)積累30年,，看到了中等密度市場(chǎng)的機(jī)會(huì),，最近推出了PolarFire FPGA系列，PolarFire的寓意是“高性能低功耗”,。美高森美公司系統(tǒng)級(jí)芯片產(chǎn)品組副總裁兼業(yè)務(wù)部經(jīng)理Bruce Weyer表示,，“PolarFire FPGA不僅具備了非易失性FPGA的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，還憑借10G收發(fā)器,、先進(jìn)I／O,、安全性和DSP能力，向用戶提供具有比SRAM FPGA更佳功耗和成本的解決方案,，這在業(yè)界屬于首次,。對(duì)于通信基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)中的接入部分，OEM廠商努力幫客戶帶來(lái)更多帶寬,，同時(shí)降低資本支出／運(yùn)營(yíng)支出,，而電力和物料單（BOM）成本是達(dá)成該目標(biāo)的兩個(gè)關(guān)鍵因素，PolarFire FPGA低成本低功耗的優(yōu)勢(shì)對(duì)其非常有利,?！?/p>
多方面幫戶客戶實(shí)現(xiàn)最佳成本優(yōu)化
隨著工藝的不斷發(fā)展，F(xiàn)PGA廠商更愿意采用最新的20nm,、16nmFinFET工藝降低功耗,，獲得客戶青睞,，然而對(duì)于中等密度FPGA市場(chǎng)來(lái)說(shuō),，成本是一個(gè)最大的痛點(diǎn)。美高森美與Cypress合作,，針對(duì)PolarFireFPGA,，優(yōu)化了其專(zhuān)有的SONOS工藝。相比傳統(tǒng)的閃存技術(shù),，SONOS讓非易失性存儲(chǔ)組件能有效降低成本,，并使用更小的電荷泵，較小的電荷泵帶來(lái)了更靈活的設(shè)計(jì)和更小的裸片,。另外,，美高森美還選擇了對(duì)中等密度FPGA有著最高性?xún)r(jià)比的28nm工藝節(jié)點(diǎn),，進(jìn)而也降低了芯片成本。
在密度優(yōu)化方面,，一般FPGA廠商通過(guò)伸縮性架構(gòu)滿足數(shù)百萬(wàn)LE密度,，然后瀑布式向下裁剪出中等規(guī)模器件，這樣做效率低下,，價(jià)格昂貴,。PolarFire FPGA采用了優(yōu)化的中等密度／中帶寬架構(gòu)，只專(zhuān)注于500LE密度以下的市場(chǎng)應(yīng)用,，雖然無(wú)法做到全面覆蓋,，但是這種架構(gòu)適合于其較小帶寬處理需求，最終得到更低的功耗和TCO,。
一般FPGA廠商只有高端產(chǎn)品才具有收發(fā)器,、高速I(mǎi)／O和安全性方面的增值特性，但PolarFire FPGA 具有中等帶寬應(yīng)用所需的12．7G收發(fā)器性能,，GPIO提供了1000BaseXGbE和SGMII能力,，允許聚合多個(gè)通路的GbE，其具有高端安全功能包括DPA防范和來(lái)自AthenaCorporation的一顆高性能安全處理器,。
功耗最低的中等密度FPGA
通過(guò)測(cè)試對(duì)比,，PolarFire FPGA比同類(lèi)中等密度產(chǎn)品功耗降低50％。這是如何做到的,？Bruce Weyer解釋?zhuān)爸饕腥c(diǎn)：第一,，非易失性FPGA的漏電量平均比SRAMFPGA低10倍；第二,，專(zhuān)注于針對(duì)12．7Gbps傳送速率實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的裸片尺寸和功耗,，相比競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品，PolarFire收發(fā)器的面積和功耗效率要高出2倍至2．5倍,；第三,，獨(dú)有的深度睡眠模式Flash＊Freeze，采用了非易失性技術(shù),，電路可以立即喚醒,，對(duì)于SRAM器件初始化消耗大量電流，F(xiàn)lash＊Freeze具有同級(jí)最佳待機(jī)功耗,?！?/p>
“通過(guò)降低功耗，可以降低運(yùn)營(yíng)成本,，如增加熱冗余度,，可以提供計(jì)算能力，適應(yīng)無(wú)風(fēng)扇的應(yīng)用,，無(wú)需或僅適用小型散熱片,?！盉ruce Weyer補(bǔ)充。
打破軟件技術(shù)壁壘
中小FPGA廠商如果想打入這個(gè)市場(chǎng),，軟件是最大的技術(shù)壁壘,，市面上能夠自主設(shè)計(jì)芯片并自主開(kāi)發(fā)軟件的公司少之又少。美高森美針對(duì)PolarFire FPGA做了Libero SoC設(shè)計(jì)套件,，向用戶提供了全面并且易于學(xué)習(xí)使用和采納的開(kāi)發(fā)工具,。該套件集成了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)工具（SynopsysSynplifyPro綜合和MentorGraphicsModelSim仿真），采用了與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手類(lèi)似的設(shè)計(jì)流,，提供了同級(jí)最佳的約束條件管理,、調(diào)試能力和安全生產(chǎn)編程特性。這些工具為客戶提供了更方便的遷移路徑,，帶來(lái)了明顯的高生產(chǎn)率,。
Bruce Weyer總結(jié)，“采用PolarFire FPGA,，客戶不僅降低功耗和成本,，而且采用中等密度的產(chǎn)品就可以實(shí)現(xiàn)市面上高端產(chǎn)品所具有的功能，如安全性和可靠性,?！?/p>