《電子技術(shù)應(yīng)用》
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Actel:低功耗闖出差異化道路

2008-08-06
作者:馮曉偉

??? Actel新推出的ProASIC3L系列FPGA可以在高達(dá)350MHz的工作頻率下大幅降低功耗" title="低功耗">低功耗,為設(shè)計(jì)人員" title="設(shè)計(jì)人員">設(shè)計(jì)人員在低功耗和高速度設(shè)計(jì)之間取得平衡,。

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??? 當(dāng)今全球FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件)市場(chǎng)幾乎被排名前兩位的公司所掌控,這是一個(gè)不容否認(rèn)的事實(shí),。業(yè)內(nèi)的其他企業(yè)要想在已經(jīng)趨于白熱化的競(jìng)爭(zhēng)中爭(zhēng)取自己的市場(chǎng)空間,就必須把自身的優(yōu)勢(shì)放大到極致,,用特色征服用戶,,把差異化策略作為突出重圍的殺手锏。Actel公司的低功耗FGPA產(chǎn)品就是這樣的利器,。


??? Flash架構(gòu)顯低功耗優(yōu)勢(shì)


??? 近年來,,采用電池供電的應(yīng)用領(lǐng)域,如數(shù)碼相機(jī)、無線手持設(shè)備,、智能電話和多媒體播放器等快速增長(zhǎng),,極大地刺激了低功耗半導(dǎo)體的需求,加上要求節(jié)能的呼聲越來越高,,低功耗半導(dǎo)體器件已成為全球性的需求,。在此背景下,半導(dǎo)體芯片設(shè)計(jì)人員紛紛開始探索如何在不增加系統(tǒng)功耗的前提下繼續(xù)提高性能,、降低成本和延長(zhǎng)電池壽命,。與專用集成電路(ASIC)相比,可編程邏輯器件(PLD)因其靈活性受到業(yè)界歡迎,,但偏高的功耗卻一直是PLD器件的軟肋,。

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??? 以Flash(閃存)為基礎(chǔ)的FPGA取得了驕人的成就,,成為低功耗可編程解決方案的主力軍,。其主要表現(xiàn)在以下方面:

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??? 首先,在啟動(dòng)時(shí)無需耗費(fèi)功率去建立配置數(shù)據(jù),,因?yàn)橐訤lash為基礎(chǔ)的產(chǎn)品不需要外接配置器件(如EEPROM等),。具有上電即行功能的FPGA能快速上電,并可從睡眠模式下快速恢復(fù)系統(tǒng)狀態(tài),,且無需重新加載配置數(shù)據(jù),。由于進(jìn)出Flash*Freeze模式方便迅速,因而能降低功耗" title="降低功耗">降低功耗,,提高利用率,。由于不像SRAM(靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)FPGA需要附加部件,因此降低了系統(tǒng)功耗,,又減小了電路板占位面積和成本,。

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??? 其次,,采用多種低功耗模式,進(jìn)一步降低系統(tǒng)閑置時(shí)的整體功耗,。低功耗FlashFPGA中易于使用的模式通??蓪㈦娏飨慕档虵lash*Freeze的5μW。Actel的Flash*Freeze模式可將動(dòng)態(tài)功耗" title="動(dòng)態(tài)功耗">動(dòng)態(tài)功耗降低約10%(這個(gè)數(shù)據(jù)取決于應(yīng)用),。

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??? 最后,,支持1.2V和1.5V工作電壓,因而能大大節(jié)省功率,。從 1.2V轉(zhuǎn)為1.5V,,僅動(dòng)態(tài)功耗就可降低30%-40%。


??? 典型產(chǎn)品切合設(shè)計(jì)需求


??? 由于基于Flash的非易失性" title="非易失性">非易失性FPGA靜態(tài)功耗較之基于SRAM的解決方案低很多,,因而是低功耗應(yīng)用的理想器件,。事實(shí)上,在市面上基于Flash的低成本FPGA中,,設(shè)計(jì)人員可以選擇專門針對(duì)功耗,、速度和I/O(輸入/輸出),以及針對(duì)功耗及成本敏感應(yīng)用的基本設(shè)計(jì)要求進(jìn)行優(yōu)化的產(chǎn)品,。?

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??? Actel的IGLOO系列FPGA就是專為低功耗應(yīng)用而設(shè)計(jì)的產(chǎn)品,。IGLOO所提供最低的功耗為5μW,與目前用于便攜式應(yīng)用的各種PLD產(chǎn)品相比,,可延長(zhǎng)電池壽命達(dá)10倍以上,。用于IGLOO的Flash*Freeze技術(shù)能夠使器件輕易進(jìn)出超低功耗模式,同時(shí)能保存SRAM和寄存數(shù)據(jù),。Actel的低功耗IGLOO FGPA采用焊球間距僅為0.4mm的4mm封裝,,是目前市場(chǎng)上體積最小的可編程邏輯器件封裝。

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??? 據(jù)Actel公司亞太區(qū)總經(jīng)理賴炫州介紹,,Actel新推出的ProASIC3L系列FPGA可以在高達(dá)350MHz的工作頻率下大幅降低功耗,,為高性能和具功率意識(shí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員在低功耗和高速度之間取得平衡。與ActelIGLOOFPGA系列一樣,,ProASIC3L器件也支持1.2V核心電壓和Actel創(chuàng)新的Flash*Freeze技術(shù),。在利用同級(jí)100萬(wàn)門FPGA的典型高速設(shè)計(jì)中,ProASIC3L器件的動(dòng)態(tài)功耗只有100mA,,靜態(tài)功耗僅為1mW,,而以SRAM為基礎(chǔ)的競(jìng)爭(zhēng)解決方案的動(dòng)態(tài)功耗較其高出60%,靜態(tài)功耗更是其 100倍,。ProASIC3L系列還支持FPGA優(yōu)化32位ARM Cortex-M1處理器的免費(fèi)實(shí)現(xiàn),,不論是何種應(yīng)用或批量,設(shè)計(jì)人員都能夠選擇最好地滿足其速度和功耗設(shè)計(jì)要求的ActelFlash基礎(chǔ)FPGA解決方案。


??? 國(guó)防航天領(lǐng)域獨(dú)具特色


??? 基于Flash的非易失性FPGA不僅在對(duì)功耗敏感的便攜式應(yīng)用中具有優(yōu)勢(shì),,在一些特殊的應(yīng)用領(lǐng)域也有其用武之地,。

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??? 艾懋電子科技有限公司華南區(qū)技術(shù)部經(jīng)理馬俊平在接受《中國(guó)電子報(bào)》記者采訪時(shí)表示,Actel的產(chǎn)品除了具備Flash制程的優(yōu)勢(shì)外,,還具有其他品牌FPGA產(chǎn)品所沒有的高保密性,、非易失性,并且具有超強(qiáng)的抗輻射能力等優(yōu)點(diǎn),,因此在國(guó)防工業(yè)和航空,、航天等領(lǐng)域占有較大的市場(chǎng)份額。

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??? 去年8月,,美國(guó)國(guó)家航空航天局鳳凰號(hào)火星探測(cè)船成功在美國(guó)佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角空軍基地成功發(fā)射,。鳳凰號(hào)飛船包括由加拿大航天局提供的氣象站,該氣象站儀器的主要建造者是全球領(lǐng)先的太空機(jī)器人系統(tǒng)供給商MDA公司,,儀器子系統(tǒng)中整合了Actel的百萬(wàn)門FPGA器件RTAX1000S-CQ352,,用于獲取、處理和傳送溫度和氣壓數(shù)據(jù),,并將數(shù)據(jù)傳送給地球上的科研人員,。

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??? Actel產(chǎn)品市場(chǎng)營(yíng)銷副總裁 RichBrossart稱:“MDA需要‘零風(fēng)險(xiǎn)’的低功耗解決方案來研發(fā)其價(jià)值數(shù)以百萬(wàn)美元計(jì)的太空飛行系統(tǒng),而Actel以反熔絲為基礎(chǔ)的技術(shù)加上耐輻射特性和業(yè)界最低功耗的特點(diǎn),能夠承受太空飛行和太空探索的惡劣環(huán)境,?!绷?yè)?jù)報(bào)道,在過去10年中,,Actel的FPGA已有100多次載入太空的記錄,,并用于300多個(gè)衛(wèi)星和太空船中。

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