可编程逻辑(PLD)的市场及优点分析

 

　　PLD市场

　　根据市场研究机构Gartner/Dataquest的数据，目前全球可编程逻辑器件市场约为35亿美元。固定逻辑器件市场约为120亿美元。然而，近年来，PLD销售额的增长速度已经超过基于传统门阵列技术的固定逻辑器件的销售增长速度。而且，高性能FPGA现在已开始从采用最先进的标准单元技术制造的固定逻辑器件那儿赢得市场份额。

　　根据半导体行业联盟(SIA)提供的数据，可编程逻辑现在是半导体行业中增长最快的领域之一，在过去几年时间里，PLD的销售增长速度超过了整个半导体行业的平均销售增长速度。

　　"可编程逻辑器件是逻辑器件产品中增长最快的领域，这主要有两个基本原因。可编程逻辑器件不断提高的单片器件逻辑门数量集成了众多功能，不然的话这些功能只能采用大量分立逻辑和存储器芯片才能实现，这可以改善最终系统的体积、功耗、性能、可靠性和成本。同样重要的是这样的事实，在许多情况下只需要数十秒或分钟的时间，你就可以在工作站或系统组装线上配置和重新配置这些器件。这一能力提供了强大的灵活性，支持迅速对最后一分钟设计修改，以及在设计定型前对各种想法进行原型实验，同时还可满足在消费者需求和竞争压力下不断缩短的上市时间最终期限要求。"(EDN, "PLD年度目录"， 2000年8月17日.)

　　PLD的优点

　　固定逻辑器件和PLD各有自己的优点。例如，固定逻辑设计经常更适合大批量应用，因为它们可更为经济地大批量生产。对有些需要极高性能的应用，固定逻辑也可能是最佳的选择。然而，可编程逻辑器件提供了一些优于固定逻辑器件的重要优点，包括：PLD在设计过程中为客户提供了更大的灵活性，因为对于PLD来说，设计反复只需要简单地改变编程文件就可以了，而且设计改变的结果可立即在工作器件中看到。 PLD不需要漫长的前置时间来制造原型或正式产品 - PLD器件已经放在分销商的货架上并可随时付运。

　　PLD不需要客户支付高昂的NRE成本和购买昂贵的掩膜组- PLD供应商在设计其可编程器件时已经支付了这些成本，并且可通过PLD产品线延续多年的生命期来分摊这些成本。

　　PLD允许客户在需要时仅订购所需要的数量，从而使客户可控制库存。采用固定逻辑器件的客户经常会面临需要废弃的过量库存，而当对其产品的需求高涨时，他们又可能为器件供货不足所苦，并且不得不面对生产延迟的现实。

　　PLD甚至在设备付运到客户那儿以后还可以重新编程。事实上，由于有了可编程逻辑器件，一些设备制造商现在正在尝试为已经安装在现场的产品增加新功能或者进行升级。要实现这一点，只需要通过因特网将新的编程文件上载到PLD就可以在系统中创建出新的硬件逻辑。

　　过去几年时间晨，可编程逻辑供应商取得了巨大的技术进步，以致现在PLD被众多设计人员视为是逻辑解决方案的当然之选。能够实现这一点的重要原因之一是象Xilinx这样的PLD供应商是"无晶圆制造厂"企业，并不直接拥有芯片制造工厂，Xilinx将芯片制造工作外包给IBM Microelectronics 和 UMC这样的主要业务就是制造芯片的合作伙伴。这一策略使Xilinx可以集中精力设计新产品结构、软件工具和IP核心，同时还可以利用最先进的半导体制造工艺技术。先进的工艺技术在一系列关键领域为PLD提供了帮助：更快的性能、集成更多功能、降低功耗和成本等。目前Xilinx采用先进的0.13um 低K铜金属工艺生产可编程逻辑器件，这也是业界最好的工艺之一。

　　例如，仅仅数年前，最大规模的FPGA器件也仅仅为数万系统门，工作在40 MHz。过去的FPGA也相对较贵，当时最先进的FPGA器件大约要150美元。然而，今天具有最先进特性的FPGA可提供百万门的逻辑容量、工作在300 MHz，成本低至不到10美元，并且还提供了更高水平的集成特性，如处理器和存储器。

　　同样重要的是，PLD现在有越来越多的智力产权(IP)核心库的支持 - 用户可利用这些预定义和预测试的软件模块在PLD内迅速实现系统功能。IP核心包括从复杂数字信号处理算法和存储器控制器直到总线接口和成熟的软件微处理器在内的一切。此类IP核心为客户节约了大量时间和费用 - 否则，用户可能需要数月的时间才能实现这些功能，而且还会进一步延迟产品推向市场的时间。