Pilkington FPGA架构简介

皮尔金顿Pilkington是是世界上最大的玻璃生产集团之一。创建于1826年英国St.Helens，已具有195年的历史，在全球拥有25个生产基地，销售公司遍布130个国家。宾利、法拉利、奔驰、宝马等世界级名车均采用皮尔金顿制造的专业挡风玻璃。

那么你知道这个公司曾经做过FPGA嘛...？是的，的确做过，但就像很多巨头那样，不是很成功。

这个玻璃公司在上个世纪建立微电子部门准备在FPGA方向上大干一场，而且找到了Toshiba这个大用户，但最终还是没能成功，不得不把团队卖给了Motorola（后者最后也失败了：））。

Pilkington FPGA架构简介

皮尔金顿有两种（已知的）架构，都是基于sea-of-gates设计的，其中逻辑功能是通过将门连接在一起来构建的。上世纪80年代中期，不同的制造商有着非常不同的逻辑单元结构。

第一种架构（无特定名称）是围绕一个具有NAND门和锁存器的逻辑单元设计的，每个逻辑单元通过本地互连进入其相邻的单元。白皮书指出，这是低效的，因为需要大量的NAND门来实现通用功能，如OR和XOR，以及锁存器出到DFF造成的布局限制。

第二种架构(白皮书称它为TS1)。像ABC这样的逻辑优化程序将逻辑表示为AND门、异或门、多路复用器和D触发器的结构；并且所有这些都具有输入可编程反向功能。在上世纪90年代中期，当时的逻辑优化工具仍然使用笨拙的sum-of-product方法时，皮尔金顿已经在硬件上实现了这一点。

TS1 Logic Cell

逻辑单元本身挺简单：组合逻辑单元只是从输入选择器mux中获取输入，可选地反向它们，并将它们馈送到NAND、XOR和MUX的输入，从它们中选择输出，然后反向以放大信号。

时序逻辑单元沿着相同的路线。逻辑单元的输出直接连接到“本地互连”：与相邻信号的A和B输入选择器的快速链接；它还可以连接到“介质互连”：较慢的水平和垂直互连链路（每行/列6个）通过逻辑单元“区域”传播。

Routing 结构

逻辑单元被分组为一个由3个组合逻辑单元和一个时序逻辑单元组成的正方形tile。这些tile有两个变体（标记为A和B，只在如何连接到inter-tile互连方面有所不同），tile平铺在一起形成一个5x5的区域。

每个区域都被端口单元包围，这些单元与“全局互连”通过接口相连。这种互连方式就是放在现代的标准来看，其全局布线资源也是很精简的，所以布线工具必须充分利用更多的本地布线资源。设计人员还有另一个诀窍：如果逻辑门足够快，您可以通过门来路由逻辑，而不会造成太大的性能损失；这就是为什么inter-tile互连的行和列之间没有直接链接-这些链接就是逻辑门本身。

与当时的一些逻辑架构（如Actel的多路复用器架构）相比，这种设计还挺优雅。所选择的门又小又简单，软件处理起来相对容易：综合不是问题，而且将逻辑划分为区域的目的是通过将逻辑转换为一个“分而治之”问题来更容易地布局布线，但也许现代算法将其视为一个全局问题也OK。

公司还自己搞了一套架构评估工具...看来没少投入啊...

至于为什么FPGA后来黄了，不得而知。也许架构的实现存在无法修复的错误，又或许上世纪90年代的EDA工具无法充分契合芯片的层次结构吧。

审核编辑 ：李倩