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FPGA芯片的工藝結構

出處:維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于:2019-11-25 14:41:23

1、可編程邏輯門陣列,由單元LE組成。
  2、可編程輸入輸出單元IOE。
  3、嵌入式RAM塊,為M4K塊,每個的存儲量為4K,掉電丟失。
  4、布線網(wǎng)絡。
  5、PLL鎖相環(huán),EP4CE6E22C8N的倍頻至250MHz,這也是該芯片的工作頻率。
 

  1、基于SRAM結構的FPGA
  目前的兩個FPGA廠商Altera公司和Xilinx公司的FPGA產(chǎn)品都是基于SRAM工藝來實現(xiàn)的。這種工藝的優(yōu)點是可以用較低的成本來實現(xiàn)較高的密度和較高的性能;缺點是掉電后SRAM會失去所有配置,導致每次上電都需要重新加載。
  重新加載需要外部的器件來實現(xiàn),不僅增加了整個系統(tǒng)的成本,而且引入了不穩(wěn)定因素。加載過程容易受外界干擾而導致加載失敗,也容易受“監(jiān)聽”而破解加載文件的比特流。
  雖然基于SRAM結構的FPGA存在這些缺點,但是由于其實現(xiàn)成本低,被廣泛應用在各個領域,尤其是民用產(chǎn)品方面。
  2、基于反熔絲結構的FPGA
  目前FPGA廠商Actel公司的FPGA產(chǎn)品都是基于反熔絲結構的工藝來實現(xiàn)的,這種結構的FPGA只能編程,編程后和ASIC一樣成為了固定邏輯器件。QuickLogic公司也有類似的FPGA器件,主要面向軍品級應用市場。
  這樣的FPGA失去了反復可編程的靈活性,但是大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,這種結構的FPGA比較適合應用在環(huán)境苛刻的場合,如高振動、強電磁輻射等航空航天領域。同時,系統(tǒng)的保密性也得到了提高。這類FPGA因為上電后不需要從外部加載配置,所以上電后可以很快進入工作狀態(tài),即“瞬間上電”技術,這個特性可以滿足一些對上電時間要求苛刻的系統(tǒng)。由于是固定邏輯,這種器件的功耗和體積也要低于SRAM結構的FPGA。
  3、基于Flash結構的FPGA
  Flash具備了反復擦寫和掉電后內容非易失特性,因而基于Flash結構的FPGA同時具備了SRAM結構的靈活性和反融絲結構的可靠性。這種技術是近幾年發(fā)展起來的新型FPGA實現(xiàn)工藝,目前實現(xiàn)的成本還偏高,沒有得到大規(guī)模的應用。
  從系統(tǒng)安全的角度來看,基于Flash結構的FPGA具有更高的安全性,硬件出錯的幾率更小,并能夠通過公共網(wǎng)絡實現(xiàn)安全性遠程升級,經(jīng)過現(xiàn)場處理即可實現(xiàn)產(chǎn)品的升級換代,該性能減少了現(xiàn)場解決問題所需的昂貴開銷。
  基于Flash結構的FPGA在加電時沒有像基于SRAM結構的FPGA那樣大的瞬間高峰電流,并且基于SRAM結構的FPGA通常具有較高的靜態(tài)功耗和動態(tài)功耗。因此,基于SRAM結構的FPGA功耗問題往往迫使系統(tǒng)設計者不得不增大系統(tǒng)供電電流,并使得整個設計變得更加復雜。
關鍵詞:FPGA芯片

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