FPGA产品
FPGA产品
文章目录
- FPGA产品
- 1. Xilinx公司FPGA产品
- 2. Altera公司FPGA产品
- 3. FPGA产品的工业等级简介
- 4. FPGA产品的速度等级简介
- 总结
1. Xilinx公司FPGA产品
Xilinx公司是FPGA芯片的发明者，因此是一家骨灰级的老牌FPGA公司，同时也是目前最大的可编程逻辑器件供应商之一，主要供应CPLD和FPGA两种芯片，软件集成开发环境为ISE，目前官方发布的最新版本为ISE 13。
就FPGA产品来说，Xilinx主打两条产线，即面向高性能的Virtex系列FPGA和面向低成本的Spartan系列FPGA。目前Virtex已经出到了第7个系列，而Spartan最新的产品为6系列。
在目前Xilinx最新的7系列FPGA芯片中，除了号称性能最高、容量最大、带宽最宽的Virtex-7系列FPGA产品外，还有几个系列的产品值得一提：
- Artix-7系列FPGA：号称具有目前业界最低成本和最低功耗，适用于大批量应用，具有可编程灵活混合信号的功能，并且具有最小尺寸的封装。
- Kintex-7系列FPGA：号称具有目前业界最高性价比，适用于成本敏感型应用，与前一代高性能FPGA相比，性价比提高了一倍，功耗降低了一半。
- EasyPath-7系列FPGA：提供了面向Virtex-7系列FPGA的一种高速、无风险、成本削减方法。
2. Altera公司FPGA产品
Altera公司是可编程逻辑器件的发明者，是世界老牌的可编程逻辑器件厂家，因此在FPGA产品的生产方面，Altera同样是骨灰级的。Altera的主供产品同样是CPLD和FPGA，早期提供了MAX+PLUS软件集成开发环境，不过随着时间的推移，MAX+PLUS II逐渐被更强大的Quartus II集成开发环境所替代，目前官方发布的最新版本为Quartus II 11。
就FPGA产品来说，Altera同样主打两条产线，即面向高性能的Stratix系列FPGA和面向低成本的Cyclone系列FPGA。目前Stratix和Cyclone都已经出到第V个系列（注：与Xilinx采用阿拉伯数字编号不同，Altera采用罗马数字进行编号）。
在目前Altera最新的V系列中，除了号称性能最高、容量最大、带宽最宽的Stratix V系列FPGA和号称成本最低和功耗最低的Cyclone V系列FPGA外，还有一个在成本、功耗与性能间寻求均衡点的产品系列，即Arria V系列FPGA。
3. FPGA产品的工业等级简介
FPGA产品的工业等级大概可分为四级：民用级、商业级、军用级和宇航级。
- 民用级芯片：性能最低、容量最小，几乎全球各地都能买到，主要用于一般应用。
- 商业级芯片：较民用级芯片性能高出很多，容量也增大不少，广泛应用于各类电子行业。出于对FPGA厂商本国企业的保护，一些高端的商业级芯片很可能会对其他国家禁售。
- 军用级芯片：性能最高、容量也最大，FPGA厂商一般仅为本国的军方生产这种级别的FPGA芯片，其他国家一般没有合法途径得到这种级别的FPGA芯片。
- 宇航级芯片：性能和容量比民用级强很多，但比一些高端的商业级芯片或者军用级芯片差一些。其主要特点是极强的抗辐射性，这样在太空中才会少受“单粒子翻转效应”的影响。由于太空是各国军备竞赛的最新领域，因此该级别的芯片也是对其他国家禁止售卖的。
4. FPGA产品的速度等级简介
速度等级反映了一款芯片的性能。一般来说，速度等级越高，说明芯片内的逻辑延时和布线延时越小，那么我们设计的性能要求也就越容易达到，不过随之付出的成本也就越大。
- 对于Xilinx的FPGA来说，速度等级一般有“-1”、“-2”、“-3”等，其中数字越大表示速度等级越高，同时芯片价钱也越贵。
- 对于Altera的FPGA来说，速度等级一般有“-6”、“-7”、“-8”等，其中数字越小表示速度等级越高、价钱越贵。
从上一节的分析，我们可以推出，速度等级越高的芯片，越有可能成为高端的商业级芯片或者军用级芯片。
我们经常可以发现，同一个系列、同一个型号、同样的封装的同一款芯片却有着好几个速度等级，而且不同速度等级的同一款芯片之间的差价也很大。那么，到底这些不同速度等级的FPGA芯片是如何被生产出来的呢？是不是针对每一个不同的速度等级，FPGA厂商采用了不同的芯片版图或者不同的制作工艺呢？如果你也有同样的疑问，那么说明你想太多了，其实FPGA厂商才没那么大的精力专门去做这些事。
FPGA芯片的速度等级在一定程度上跟钻石的等级形成类似，虽然采用的版图和工艺是一模一样的，但是由于两片硅片的质地不可能完全一样，N井、P井等的注入工艺以及金属导体的光刻工艺在实际操作的时候也难免有微弱的差别，因此这些芯片生产时的不确定性导致了生产出来的FPGA芯片在MOS管级的电路上会有微弱的阻值、感值或容值的不同。所以，即使同一批流片出来的FPGA芯片中也会有一些性能差别，更别提不同批次生产出来的同一款FPGA芯片了。
于是，FPGA厂商会对每次生产出来的FPGA芯片进行实际的性能测试，然后根据测试结果将它们标定开来，从而形成了速度等级。由于速度快的芯片在总产量中占的比率低，所以价钱自然就高。
总结
本文介绍了FPGA产品的两大主要供应商——Xilinx和Altera的FPGA产品特点，包括其主打的高性能和低成本系列。同时，详细阐述了FPGA产品的工业等级和速度等级的划分标准及其意义。工业等级从民用到宇航级，性能和可靠性逐级提升；速度等级则反映了芯片的延时和性能，速度越快的芯片成本越高。通过这些介绍，读者可以更好地理解FPGA产品的分类和选择依据。