|
PLD/FPGA的生产厂家较多,其名称又不规范一致,因此,在使用前必须加以详细了解。本节主要介绍几个主要厂家的几个典型产品,包括系列、品种、性能指标。这些公司的详细产品介绍可登陆其公司网站查看,如Lattice公司的中文网站:
HTTP://WWW.LATTICESEMI.COM.CN/
1)Lattice公司CPLD器件系列
Lattice公司始建于1983年,是最早推出PLD的公司之一,GAL器件是其成功推出并得到广泛应用的PLD产品。二十世纪八十年代末,Lattice公司提出了在系统可编程的概念,并首次推出了CPLD器件,其后,将ISP与其拥有的先进的EECMOS技术相结合,推出了一系列具有ISP功能的CPLD器件,使CPLD器件的应用领域又有了巨大的扩展。所谓ISP技术,就是不用从系统上取下PLD芯片,就可进行编程的技术。ISP技术大大缩短了新产品研制周期,降低了开发风险和成本。因而推出后得到了广泛的应用,几乎成了CPLD的标准。
Lattice公司的CPLD器件主要有ispLSI系列、ispMACH系列。
下面主要介绍常用的ispLSI/MACH系列。
ispLSI系列是Lattice公司于二十世纪九十年代以来推出的,集成度1000门至60000门,引脚到引脚之间(Pin TO Pin)延时最小3ns,工作速度可达300MHz,支持ISP和JTAG边界扫描测试功能,适宜于通信设备、计算机、DSP系统和仪器仪表中应用;ispLSI/MACH速度更快,可达400MHz。
ispLSI系列主要有六个系列,分别适用于不同场合,前三个系列是基本型,后三个系列是1996年后推出的新产品。
(1)ispLSI1000系列
ispLSI1000系列又包括ispLSI1000/1000E/EA等品种,属于通用器件,集成度2000门至8000门,引脚到引脚之间的延时不大于7.5ns,集成度较低,速度较慢,但价格便宜,如ispLSI1032E是目前市面上最便宜的CPLD器件之一,因而在一般的数字系统中使用多,如网卡、高速编程器、游戏机、测试仪器仪表中均有应用。ispLSI1000是基本型,ispLSI1000E是ispLSI1000的增强型(Enhanced)。
(2)ispLSI2000系列
ispLSI2000系列又包括ispLSI2000/2000A/2000E/2000V/2000VL/2000VE等品种,属于高速型器件,集成度与ispLSI1000系列大体相当,引脚到引脚之间延时最小3ns,适用于速度要求高、需要较多I/O引脚的电路中使用,如移动通信、高速路由器等。
(3)ispLSI3000系列
ispLSI3000系列是第一个上万门的ispLSI系列产品,采用双GLB,集成度可达2万门,可单片集成系统逻辑、DSP功能及编码压缩电路。适用于集成度要求较高的场合。
以上系列工作电压为5V,引脚输入/输出电压为5V。
(4)ispLSI5000系列
ispLSI5000系列又包括ispLSI5000V/5000VA等品种,其整体结构与ispLSI3000系列相类似,但GLB和宏单元结构有了大的差异,属于多I/O口宽乘积项型器件,集成度10000门至25000门,引脚到引脚之间的延时大约5ns,集成度较高,工作速度可达200MHz,适用于宽总线(32位或64位)的数字系统中使用,如快速计数器、状态机和地址译码器等。ispLSI5000V系列工作电压3.3V,但其引脚能够兼容5V、3.3V、2.5V等多种电压标准。
(5)ispLSI6000系列
ispLSI6000系列的GLB与ispLSI3000系列相同,但整体结构中包含了FIFO或RAM功能,是FIFO或RAM存储模块与可编程逻辑相结合的产物,集成度可达25000门。
(6)ispLSI8000系列
ispLSI8000系列又包括ispLSI8000/8000V等品种,是在ispLSI5000V系列的基础上,更新整体结构而来的,属于高密度型器件,集成度可达60000门,引脚到引脚之间的延时大约5ns,集成度最高,工作速度可达200MHz,适用于较复杂的数字系统中应用。如外围控制器、运算协处理器等。
(7)ispMACH4000系列
ispMACH4000系列外观如图2.1,又包括ispLSI4000/4000B/4000C/4000V/4000Z等品种,主要是供电电压不同,ispMACH4000V、ispMACH4000B 和 ispMACH4000C器件系列供电电压分别为3.3V、2.5V 和 1.8V,莱迪思公司还基于ispMACH4000的器件结构开发出了业界最低静态功耗的 CPLD 系列-ispMACH4000Z。
图2.1 ispMACH4000系列外观图
ispMACH 4000 系列产品提供 SuperFAST (400MHz,超快)的 CPLD 解决方案。ispMACH 4000V 和 ispMACH 4000Z 均支持车用温度范围:-40 至 130°C (Tj) 。ispMACH 4000 系列支持介于 3.3V 和 1.8V 之间的 I/O 标准,既有业界领先的速度性能,又能提供最低的动态功耗。
ispMACH 4000V/B/C 系列器件的宏单元个数从 32 到 512 不等,ispMACH 4000Z 的宏单元数为 32 到 256。ispMACH 系列提供 44 到 256 引脚/球、具有多种密度 I/O 组合的 TQFP、fpBGA 和 caBGA 封装。
(8)ispLSI5000VE/ispMACH5000系列
ispLSI5000VE是后来设计的新产品, Lattice公司推荐用于替代ispLSI3000/5000V/5000VA。
ispLSI5000VE系列外观如图2.2。
图2.2 ispLSI5000VE系列外观图
ispLSI5000VE整体结构与ispLSI3000系列相类,但GLB和宏单元结构有了大的差异,属于多I/O口宽乘积项型器件,引脚到引脚之间延时大约5ns,集成度最大1024个宏单元,工作速度可达180MHz,适用于宽总线(32位或64位)的数字系统中使用,如快速计数器、状态机和地址译码器等。ispMACH 5000B系列速度更快,可达275MHz,集成度最大512个宏单元。
ispLSI/ispMACH 5000 系列器件的可编程结构为各种复杂的逻辑应用系统提供了业界领先的系统性能。器件的每个逻辑块拥有 68 个输入,可以在单级逻辑上轻松实现包括 64 位应用系统的复杂逻辑功能,而用传统的 CPLD 器件却需要两层或更多的逻辑层才能实现相同的功能,因为它们的逻辑块输入只相当于 ispLSI/ispMACH 5000 器件的一半。所以,对于需要 36 个以上的输入的“宽”逻辑功能,ispLSI/ispMACH 5000 的性能表现比传统的 CPLD 器件结构高出 60%。
(9)ispXPLDTM 5000MX 系列
ispXPLD5000MX系列外观如图2.3,又包括ispXPLDTM5000MB/5000MC/5000MV等品种。
图2.3 ispXPLD5000MX系列外观图
ispXPLDTM 5000MX 系列代表了莱迪思半导体公司全新的 XPLD(eXpanded Programmable Logic Devices)器件系列。这类器件采用了新的构建模块-多功能块(MFB: Multi-Function Block)。这些 MFB 可以根据用户的应用需要,被分别配置成 SuperWIDETM 超宽(136个输入)逻辑、单口或双口存储器、先入先出堆栈或 CAM。
ispXPLD 5000MX 器件将 PLD 出色的灵活性与 sysIOTM 接口结合了起来,能够支持 LVDS、HSTL 和 SSTL 等最先进的接口标准,以及比较熟悉的 LVCMOS 标准。sysCLOCKTM PLL 电路简化了时钟管理。ispXPLD 5000MX 器件采用了拓展了的在系统编程技术,也就是 ispXP 技术,因而具有非易失性和无限可重构性。编程可以通过 IEEE 1532 业界标准接口进行,配置可以通过莱迪思的 sysCONFIGTM 微处理器接口进行。该系列器件有 3.3、2.5 和 1.8 伏供电电压的产品可供选择(对应MV、MB和MC系列),最大规模1024个宏单元,最快300MHz。
ispLSI/MACH器件都采用EECMOS和EEPROM工艺结构,能够重复编程万次以上,内部带有升压电路,可在5V、3.3V逻辑电平下编程,编程电压和逻辑电压可保持一致,给使用带来很大方便。具有保密功能,可防止非法拷贝。具有短路保护功能,能够防止内部电路自锁和SCR自锁。推出后,受到了极大的欢迎,曾经代表了CPLD的最高水平,但现在Lattice公司推出了新一代的扩展在系统可编程技术(ispX),在新设计中推荐采用ispMACH系列产品和ispLSI5000VE,全力打造ispXPLD器件,并推出采用扩展在系统可编程技术的ispXPGA系列FPGA器件,改变了只生产CPLD的状况。
2)Xilinx公司的CPLD器件系列
Xilinx公司以其提出现场可编程的概念和1985年生产出世界上首片FPGA而著名,但其CPLD产品也很不错。
Xilinx公司的CPLD器件系列主要有XC7200系列、XC7300系列、XC9500系列。
下面主要介绍常用的XC9500系列。
XC9500系列有XC9500/9500XV/9500XL等品种,主要是芯核电压不同,分别为5V/2.5V/3.3V。
XC9500系列采用快闪(FASTFlash)存储技术,能够重复编程万次以上,比ultraMOS工艺速度更快,功耗更低,引脚到引脚之间的延时最小4ns,宏单元数可达288个(6400门),系统时钟200MHz,支持PCI总线规范,支持ISP和JTAG边界扫描测试功能。
该系列器件的最大特点是引脚作为输入可以接受3.3V/2.5V/1.8V/1.5V等多种电压标准,作为输出可配置成3.3V/2.5V/1.8V等多种电压标准,工作电压低,适应范围广,功耗低,编程内容可保持20年。
3)ALTERA公司的CPLD器件系列
ALTERA公司是著名的PLD生产厂家,它既不是FPGA的首创者,也不是CPLD的开拓者,但在这两个领域都有非常强的实力,多年来一直占据行业领先地位。其CPLD器件系列主要有FLASHlogic系列、Classic系列和MAX(Multiple Array Matrix)、MAXⅡ系列。
下面主要介绍常用的MAX系列。
MAX系列包括MAX3000/5000/7000/9000等品种,集成度在几百门至数万门之间,采用EPROM和EEPROM工艺,所有MAX7000/9000系列器件都支持ISP和JTAG边界扫描测试功能。
MAX7000宏单元数可达256个(12000门),价格便宜,使用方便。E、S系列工作电压为5V,A、AE系列工作电压为3.3V混合电压,B系列为2.5V混合电压。
MAX9000系列是MAX7000的有效宏单元和FLEX8000的高性能、可预测快速通道互连相结合的产物,具有6000--12000个可用门(12000--24000个有效门)。
MAX系列的最大特点是采用EEPROM工艺,编程电压与逻辑电压一致,编程界面与FPGA统一,简单方便,在低端应用领域有优势。
4)Xilinx公司的FPGA器件系列
Xilinx公司是最早推出FPGA器件的公司,1985年首次推出FPGA器件,现有XC2000/3000/3100/4000/5000/6200/8100、Virtex、Spartan、Virtex Ⅱ Pro等系列FPGA产品。
下面主要介绍常用的Virtex系列和Spartan Ⅱ系列。
(1)Virtex器件系列FPGA
Virtex器件系列FPGA是高速、高密度的FPGA,采用0.22um、5层金属布线的CMOS工艺制造,最高时钟频率200MHz,集成度在5万门至100万门之间,工作电压2.5V。
(2)Virtex E和Virtex Ⅱ Pro器件系列FPGA
Virtex E器件系列FPGA是在Virtex 器件基础上改进的,采用0.18um、6层金属布线的CMOS工艺制造,时钟频率高于200MHz,集成度在5.8万门至400万门之间,工作电压1.8V。
该系列的主要特点是:内部结构灵活,内置时钟管理电路,支持3级存储结构;采用Select I/O技术,支持20种接口标准和多种接口电压,支持ISC()和JTAG边界扫描测试功能;采用Select RAM存储体系,内嵌1MBIT的分成式RAM和最高832KBIT的快状RAM,存储器带宽1.66TBps。
2001年,Xilinx公司推出了集成度更高(可达1000万系统门级),时钟管理更先进的Virtex II Pro等系列FPGA产品。可以说Virtex系列产品代表了Xilinx公司在FPGA领域的最高水平。
(3)Spartan Ⅱ器件系列FPGA
SpartanⅡ器件系列FPGA是在Virtex器件结构的基础上发展起来的,采用0.22um/0.18um、6层金属布线的CMOS工艺制造,最高时钟频率200M,集成度可达15万门,工作电压2.5V。
5)ALTERA公司的FPGA器件系列
ALTERA公司的FPGA器件系列产品按推出的先后顺序有FLEX(Flexible Logic Element Matrix)系列、APEX(Advanced Logic Element Matrix)系列、ACEX(Advanced Communication Logic Element Matrix)系列和Stratix系列。
(1)FLEX器件系列FPGA
FLEX器件系列FPGA是ALTERA公司为DSP应用设计最早推出的FPGA器件系列,包括FLEX 10K/10A/10KE/8000/6000等品种,采用连续式互连和SRAM工艺制造,集成度可达25万门,内部结构灵活,内嵌存储块,能够实现较复杂的逻辑功能,但其速度不快,是目前在较低端领域的一种不错的选择。
(2)APEX和APEX II器件系列FPGA
APEX器件系列FPGA采用多核结构,是为系统级设计而推出的FPGA器件系列,包括APEX20K/20KE等品种,采用先进的SRAM工艺制造,集成度在数万门到数百万门之间。
2001年,ALTERA公司推出了在APEX器件基础上改进的APEX II器件系列FPGA,采用更先进的0.15um全铜工艺制造(以前采用的是铝互连工艺),且I/O结构进行了很大改进,是高速数据通信的不错选择。
(3)ACEX器件系列FPGA
ACEX器件系列FPGA是ALTERA公司专门为通信、音频信号处理而设计的,采用先进的0.18um、6层金属连线的SRAM工艺制造,集成度在数万门到数十万门之间,内嵌Nios处理器,有数字信号处理能力,存储容量、速度适中,价格低,是性价比较高的产品。工作电压2.5V,兼容5V。
(4)Stratix器件系列FPGA
Stratix器件系列FPGA包括Stratix、StratixGX和StratixⅡ等品种,是ALTERA公司2002年推出的新一代FPGA,采用先进的0.13um全铜工艺制造,集成度可达数百万门以上,工作电压1.5V。
该系列的特点是:内部结构灵活,增强的时钟管理和锁相环(PLL),支持3级存储结构;内嵌三级存储单元:可配置为移位寄存器的512BIT RAM,4KBIT的标准RAM和512KBIT带奇偶校验位的大容量RAM;内嵌乘加结构的DSP块;增加片内终端匹配电阻,简化PCB布线;增加配置错误纠正电路;增强远程升级能力;采用全新的布线结构。其中,StratixⅡ是AITERA公司所提供产品中密度最高、性能最好的产品,内嵌Nios处理器,有最好的DSP处理模块,大容量存储器,高速I/O、存储器接口,1-Gbps DPA(Dynamic Phase Aligment),带同步信号源。
Stratix器件系列FPGA是ALTERA公司可与Xilinx公司推出的Virtex Ⅱ Pro系列相媲美的FPGA产品。
除了以上3家公司的FPGA/CPLD产品外,还有ACTEL公司、ATMEL公司、AMD公司、AT&T公司、TI公司、INTEL公司、Motorola公司、Cypress公司、Quicklogic公司等都提供有各自带有不同特点的产品供选用,它们有的价格低,有的与主流厂家产品兼容,可上网查阅或查阅这些公司的数据手册(Data Book),在此不再介绍。 |
|