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全球四大FPGA厂商,你知道的有哪些

浏览: 发表时间:2022-08-03 09:32:47 来源:HIYUAN

当今是数字化、技术化的时代,数字集成电路被广泛应用于社会中。

现场可编程逻辑器件(FPLD)应运而生,其中应用最为广泛的是现场可编程门阵列(FPGA)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)。

那FPGA与CPLD具体是怎么构成的,他们有什么区别,我们可以来先了解一下。


FPGA

FPGA,它的全称是Field-Programmable Gate Array,中文译为现场可编程门阵列,最早是由Xilinx公司发明的。

从芯片器具的角度来看,FPGA本身就构成了半定制电路中的典型电路,其内部结构包含了输入输出模块IOB(Input Output Block),数字时钟管理模块DCM(Digital Clock Manager),可配置逻辑块CLB(Configurable Logic Block),内嵌式单元等。

FPGA是在一些可编程器件(如GAL、PAL、CPLD等)的基础上发展起来的,属于全新的编程方式。ASIC是固化好的芯片,无法进行硬件编程;而与ASIC不同的是,FPGA远比ASIC灵活,且其最大的特点是可以根据使用者的需要改变硬件结构。

FPGA是ASIC电路中设计周期短、成本费用低、安全性高、性能更为灵活的器件之一。FPGA作为半定制电路应用于专用集成电路(ASIC)领域发挥优势,一方面既能很好地弥补了定制电路的缺陷,另一方面又能改正原有可编程器件门电路数有限的缺点。

CPLD

CPLD,它的全称是Complex Programmable Logic Device,中文译为复杂可编程逻辑器件,是在PAL和GAL器件的基础上发展出来的新器件。相比之下,CPLD的规模更大,结构更复杂,属于大规模集成电路范围。与FPGA一样,CPLD也是一种使用者可以根据自身需求而自行构造逻辑功能的数字集成电路。通常现在都把所有超过某一集成度(如1000门以上)的PLD器件称为CPLD。

一般情况下,CPLD器件的基本结构是由可编程逻辑阵列块LAB(Logic Array Block),可编程I/O单元以及可编程内部连线PIA(Programmable Interface Adapter)三个部分组成的。且CPLD器件把多个可编程阵列逻辑(PAL)器件集成到一个芯片之内,因此其也具有类似PAL的结构。

由于CPLD内部为连续性布线结构,这也就意味着它的时序延迟是均匀的,设计的逻辑电路具有时间可预测性,从而弥补了FPGA分段式互连结构时序延迟因而不完全预测的缺陷。

同FPGA一样,CPLD也具有设计周期短、设计成本低、灵活性高的特点,且其保密性更强。因此,在许多电子产品的生产中,CPLD器件已然成为了不可或缺的存在。

FPGA和CPLD虽然都是可编程ASIC器件,但是两者在具有不少共同点的同时,仍具有各自的特点,二者不能混为一谈。

FPGA国外厂商介绍

前面我们了解到了FPGA与CPLD的有关概念,对FPGA与CPLD有了一个大致的认识。而在FPGA的领域,国外的四大厂商有Xilinx(赛灵思)、Altera(阿尔特拉)、Lattice(莱迪思)、Microsemi(美高森美)。



XILINX(赛灵思)


成立时间:1984年

总部地址:美国,加利福尼亚圣何塞市(San Jose)

官方网站:

https://china.xilinx.com/

公司介绍:

Xilinx(赛灵思)是全球领先的可编程逻辑完整解决方案的供应商。Xilinx研发、制造并销售范围广泛的高级集成电路、软件设计工具以及作为预定义系统级功能的IP(Intellectual Property)核。

Xilinx公司首创了现场可编程逻辑阵列(FPGA)这一创新性的技术,并于1985年首次推出商业化产品。眼下Xilinx满足了全世界对FPGA产品一半以上的需求。除此之外,Xilinx产品线还包括复杂可编程逻辑器件(CPLD)。

2020年10月27日 Xilinx(赛灵思)被AMD以股票交易的形式,按照 350亿美元的价值收购 。Xilinx 现已成为AMD的一部分,与AMD强强联合,为合适的工作负载分配合适的引擎,满足客户的计算性能需求。

开发工具:Vitis™



产品系列:

Spartan系列——定位于低端市场,目前最新器件为Spartan7,为28nm工艺,Spartan6以前都是45nm工艺,该系列器件价格实惠,逻辑规模相对较小,面向低端市场。

Artix系列——Xilinx推出Artix系列产品,其目的是作为低端Spartan和高端Kintex的过渡产品,面向中端市场,尤其在通信接口方面,相比Spartan有很大优势。

Kintex系列Virtex系列——都是Xilinx的高端产品,面向于高端市场,包含有28nm的Kintex7和Virtex7系列,还有16nm的Kintex7 Ultrascale+ 以及Virtex7 Ultrascale+系列。丰富的高速接口,性能优越,主要用于通信,雷达,信号处理,IC验证等高端领域。

全可编程 SoC 和 MPSoC系列——包括有Zynq-7000和Zynq UltraScale+ MPSoC系列,可嵌入ARM Cortex系列CPU,逐渐成为目前SOPC热门应用。





ALTERA (阿尔特拉)

成立时间:1983年

总部地址:美国,加州硅谷

官方网站:

https://www.intel.cn/

公司介绍:

Altera公司是设计、生产、销售高性能、高密度可编程逻辑器件(PLD)及相应开发工具的一家公司。从公司成立至今,Altera公司一直在同行业中保持着地位:1984年Altera公司推出EP300系列——世界上首个易擦除可编程逻辑器件,成为世界上首个PLD器件供应商,同时也成功开发了首个基于PC机的开发系统。

2015年12月,Altera公司被英特尔斥资167亿美元收购,Altera作为英特尔的新业务部门运营。

开发工具:Quartus II 、Sopc builder、Nios II、signal tap II、DSP Builder等。

产品系列:

MAXII-CPLD系列——新一代CPLD器件,2004年底推出,采用FPGA结构,容量比上一代大大增加,性价比不错,主要针对通用、低密度逻辑和便携式应用。



Cyclone系列——定位于消费类产品,和Spartan为竞争对手,逻辑资源和接口资源都相对少,特点为性价比高。

Stratix系列——Altera大规模高端FPGA,2002年中期推出。集成硬件乘加器,芯片内部结构比Altera以前的产品有很大变化。该芯片适合高端应用。

除此之外还有Arria系列——SOC系列、Intel Arria 10系列、Agilex系列等。





LATTICE(莱迪思)


成立时间:1983年

总部地址:美国,俄勒冈州波特兰

官方网站:

https://www.latticesemi.com/

公司介绍:

Lattice半导体公司是ISP(在线可编程)技术的发明者。ISP技术极大的促进了PLD产品的发展,80年代和90年代初是其高速发展的黄金时期。




Lattice中小规模PLD/FPGA比较有特色,种类齐全,性能不错。1999年Lattice收购Vantis(原AMD子公司),2001年收购Lucent微电子的FPGA部门,2004年以后开始大规模进入FPGA领域,是世界第三大可编程逻辑器件供应商,为不断增长的通信、计算、工业、汽车和消费市场客户提供从网络边缘到云端的各类解决方案。

开发工具:Ice软件、Lattice Diamond软件、Lattice Radiant软件、Lattice Mico System软件、Lattice Propel软件以及Lattice sensAI等。

产品系列:



ECP系列——为Lattice自己的开发的FPGA系列,提供低成本,高密度的FPGA解决方案,而且还有高速Serdes等接口,适用于民品解决方案居多。

ICE系列——为收购SilioncBlue的超低功耗FPGA,也曾用在iPhone7里面,实现了FPGA首次在消费类产品中应用,可见其功耗之低。



Mach系列——替代CPLD,实现粘合逻辑的最佳选择。





MICROSEMI(美高森美)



成立时间:1985年

总部地址:美国,加利福尼亚州的亚里索维耶荷(Aliso Viejo)

官方网站:

https://www.microsemi.com/

公司介绍:

Microsemi公司是美国是一家领先的高性能模拟和混合信号集成电路及高可靠性半导体设计商、制造商和营销商。2018年,Microchip宣布以85.5亿美金收购 Microsemi半导体。

其产品包括高性能和抗辐射模拟混合信号集成电路、FPGA、SoC和ASIC;电源管理产品;定时同步装置和精确的时间解决方案,设定了世界时间标准;语音处理设备;射频解决方案;分立元件;企业存储和通信解决方案、安全技术和可扩展的防篡改产品;以太网解决方案;以太网供电IC和中跨;以及定制设计能力和服务。

Microsemi公司为通信、国防和安全,航空航天和工业市场等提供全面的半导体和系统解决方案组合,应用领域广泛。

开发工具:Libero® SoC,支持PolarFire,IGLOO,IGLOO2,ProASIC3和Fusion等系列FPGA的开发。除了集成强大的SoC&FPGA开发套件外,还包含第三方工具,如Synopsys公司的Synplify Pro® 综合工具和Mentor Graphics公司的ModelSim®仿真工具等。

产品系列:

Microsemi基于FLASH架构的通用FPGA系列,包括PolarFire, IGLOO2, SmartFusion2, IGLOO, ProASIC3等几个系列。主推的产品系列如下:


Microsemi的反熔丝系列FPGA,具有抗强辐射、高抗干扰性、高保密性等特点,被广泛应用在军工、航天航空等领域。

以下是Microsemi的反熔丝系列FPGA:



全球4大FPGA厂商,XILINX,ALTERA因为产品性能更优,支持更高的通信速率,深受通信、工业,航空、视频处理等客户的认可,市场占有率排名前2位。LATTICE则以消费类,视频处理和高性价比,受到中国客户的欢迎。MICROSEMI FPGA是从ACTEL收购而来,如今MICROSEMI又被MICROCHIP收购,可谓命运多舛。其通用的FLASH架构FPGA主要以高保密性,高可靠性和低功耗,客户将其应用在在一些特色的应用领域,如工控、游戏、军工等行业,总体市场占有率是4家当中最低的,但是其在军工领域的占有率是最高的。

小结

数字集成电路本身在不断地进行更新换代,市场需求越来越多样化。为了满足这样的需求,必然不能单单只通过简单的方案组合、设计架构来实现。

为了适应时代发展和满足市场需求,技术、芯片、IP、开发软件、人才培养以及健康的生态等方面,这些都是FPGA不断进步、不断发展的方向。这也意味着各大厂商要不断追求创新,弥补短板、发挥优势,才能有更好的产品和市场。


















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