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高端FPGA瞄准三大方向---高速串行 高性能DSP 嵌入式处理 (中国电子报) 赵艳秋

发布时间:2007/8/31 0:00:00 访问次数:455

      在过去五年中,市场对高性能FPGA器件的需求有增无减。有关分析调查显示,现在FPGA在容量和性能上能够满足一大半ASIC的设计需求。而可编程器件供应商一直在寻找提高器件性能的方法,使它们进一步占据蜂窝基站、广播视频等过去高复杂ASIC的应用领地。在高性能FPGA设计中,增加高速串行能力、提升DSP(数字信号处理)性能和提供丰富的嵌入式处理功能成为三大发展方向。

  高数字信号处理能力 拓展高复杂运算市场

  随着工程师开始为3G/4G移动通信、图像识别和视频会议设计新一代产品,传统MAC(乘法累加)DSP将很难达到性能上的要求。Xilinx公司DSP副总裁Omid Tahernia介绍说:“他们设计了XtremeDSP逻辑片,性能高达500MHz,可集成到所有的Virtex-4 FPGA中。开发人员可配置X
tremeDSP逻辑片实现40多种不同的DSP和计算功能,以完成更宽输入的信号计算、DSP滤波器和复杂算法。”此外,他们开发了专门面向高性能数字信号处理的FPGA,它利用Virtex-4SX平台,可以弥补可编程单MAC DSP性能和高级算法要求之间的差距。

  Omid Tahernia介绍说,他们推出DSP逻辑片和面向DSP应用的FPGA,针对的是那些传统DSP无法应付的高端运算,它们可以作为协处理器与传统DSP一起使用,而过去这些工作可能是ASIC来做的。

  而Altera的Stratix II器件也包括专用的DSP块。StratixII DSP块能够工作在370MHz,DSP吞吐量达到288GMAC,比现今尖端的数字信号处理器快了多个数量级。这样,Stratix II FPGA也为数字信号处理器提供协处理器支持。

  高速串行能力 达到高带宽低成本要求

  “在过去10年到15年中,高速串行连接功能呈现爆炸性增长。”Xilinx公司高速串行技术首席工程师Ryan Carlson先生介绍说,“1Gbps的速度将是并行总线的极限,而高速串行技术可以满足未来更高带宽和更低系统成本的要求。”Xilinx最新推出的Virtex-4就集成了从622Mbps到11.1Gbps串行收发器,并可以支持多速率和多种协议。

  在串行连接标准中,Ryan Carlson特别谈到了PCI Express标准,他说,由于Intel、TI等公司开始大量应用该标准,预计2005年该标准将出现增长势头,为此,他们的FPGA特别看重对该传输标准的支持。

  嵌入式处理 满足运算和控制需求

  为了加速产品的上市时间,目前的IC设计越来越多的应用可复用IP。有报道称,到2005年,每个IC产品中会有80%第三方IP。因此,可编程器件公司也开发越来越多的IP来为FPGA产品创造附加值。

    Xilinx公司IP解决方案市场总监Mike Frazier介绍说,为加快嵌入式开发,工程师希望不同的处理和计算解决方案能够具有代码兼容性,从而将现有设计移植或升级至新的平台。此外,工程师还希望与不同的解决方案共享共同的设计环境。为此,Xilinx利用一系列处理器来满足这些要求,公司提供低成本8位微控制器架构PicoBlaze软内核,32位通用处理器架构MicroBlaze软内核,这两种内核可用于所有Virtex-4平台器件,可构成单处理器和多处理器系统。此外,对于最高性能的应用,公司还提供标准架构PowerPC硬内核,其中Virtex-4FX平台器件可集成一个或两个PowerPC处理器。

  而Altera自2000年推出第一代16位Nios系列软核处理器以来,也于今年推出了第二代32位NiosII嵌入式处理器。

    相关链接

    2002年到2007年PLD年复合增长率为18.2%

  PLD市场的增长正由现场可编程门阵列(FPGA)器件带动。据iSuppli预计,FPGA的销售增长将在未来几年内超过所有其他PLD的销售增长,从2002年到2007年达到18.2%的复合年增长率。而在这期间CPLD和SPLD的销售将以每年11.1%的速率减少。但将CPLD和SPLD的销售情况分开来看就会发现,在未来几年,CPLD仍具有意想不到的增长潜力。iSuppli还预计,CPLD的价格不会像FPGA那样有明显的下降,除非新产品也转移到更先进的硅生产线上生产。

    Xilinx和Altera公司占PLD市场六分之五份额

  据iSuppli预计,在PLD市场上主要是Xilinx公司和Altera公司两家公司在进行争斗。在可编程逻辑器件市场的年销售收入中,这两家供应商占了六分之五的份额。而他们的增长是由于排名第三位和第四位供应商的Lattice和Actel公司的份额减少而得来的。

      在过去五年中,市场对高性能FPGA器件的需求有增无减。有关分析调查显示,现在FPGA在容量和性能上能够满足一大半ASIC的设计需求。而可编程器件供应商一直在寻找提高器件性能的方法,使它们进一步占据蜂窝基站、广播视频等过去高复杂ASIC的应用领地。在高性能FPGA设计中,增加高速串行能力、提升DSP(数字信号处理)性能和提供丰富的嵌入式处理功能成为三大发展方向。

  高数字信号处理能力 拓展高复杂运算市场

  随着工程师开始为3G/4G移动通信、图像识别和视频会议设计新一代产品,传统MAC(乘法累加)DSP将很难达到性能上的要求。Xilinx公司DSP副总裁Omid Tahernia介绍说:“他们设计了XtremeDSP逻辑片,性能高达500MHz,可集成到所有的Virtex-4 FPGA中。开发人员可配置X
tremeDSP逻辑片实现40多种不同的DSP和计算功能,以完成更宽输入的信号计算、DSP滤波器和复杂算法。”此外,他们开发了专门面向高性能数字信号处理的FPGA,它利用Virtex-4SX平台,可以弥补可编程单MAC DSP性能和高级算法要求之间的差距。

  Omid Tahernia介绍说,他们推出DSP逻辑片和面向DSP应用的FPGA,针对的是那些传统DSP无法应付的高端运算,它们可以作为协处理器与传统DSP一起使用,而过去这些工作可能是ASIC来做的。

  而Altera的Stratix II器件也包括专用的DSP块。StratixII DSP块能够工作在370MHz,DSP吞吐量达到288GMAC,比现今尖端的数字信号处理器快了多个数量级。这样,Stratix II FPGA也为数字信号处理器提供协处理器支持。

  高速串行能力 达到高带宽低成本要求

  “在过去10年到15年中,高速串行连接功能呈现爆炸性增长。”Xilinx公司高速串行技术首席工程师Ryan Carlson先生介绍说,“1Gbps的速度将是并行总线的极限,而高速串行技术可以满足未来更高带宽和更低系统成本的要求。”Xilinx最新推出的Virtex-4就集成了从622Mbps到11.1Gbps串行收发器,并可以支持多速率和多种协议。

  在串行连接标准中,Ryan Carlson特别谈到了PCI Express标准,他说,由于Intel、TI等公司开始大量应用该标准,预计2005年该标准将出现增长势头,为此,他们的FPGA特别看重对该传输标准的支持。

  嵌入式处理 满足运算和控制需求

  为了加速产品的上市时间,目前的IC设计越来越多的应用可复用IP。有报道称,到2005年,每个IC产品中会有80%第三方IP。因此,可编程器件公司也开发越来越多的IP来为FPGA产品创造附加值。

    Xilinx公司IP解决方案市场总监Mike Frazier介绍说,为加快嵌入式开发,工程师希望不同的处理和计算解决方案能够具有代码兼容性,从而将现有设计移植或升级至新的平台。此外,工程师还希望与不同的解决方案共享共同的设计环境。为此,Xilinx利用一系列处理器来满足这些要求,公司提供低成本8位微控制器架构PicoBlaze软内核,32位通用处理器架构MicroBlaze软内核,这两种内核可用于所有Virtex-4平台器件,可构成单处理器和多处理器系统。此外,对于最高性能的应用,公司还提供标准架构PowerPC硬内核,其中Virtex-4FX平台器件可集成一个或两个PowerPC处理器。

  而Altera自2000年推出第一代16位Nios系列软核处理器以来,也于今年推出了第二代32位NiosII嵌入式处理器。

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