相對于通用MCU和專用SoC,，FPGA除了具有靈活的可編程性這一大優(yōu)勢之外,，還有兩個繞不開的劣勢，那就是貴和功耗高,。因此FPGA廠商也在降功耗、減成本的道路上一直孜孜不倦,，可見FPGA的強勢發(fā)力應用領(lǐng)域基本都在工業(yè),、航天、國防這些對成本和功耗不是很敏感的高端領(lǐng)域,。加上FPGA在軟件及專利方面設(shè)有層層技術(shù)壁壘,，大部分市場都被幾家國際大廠商壟斷，其它廠商似乎很難再插足進去,。
然而縱觀中等密度市場,，客戶也希望出現(xiàn)第三家公司提供性價比更高的產(chǎn)品，從而提高和大廠商的議價權(quán),。因此,，如果做好功耗和成本優(yōu)化，中小FPGA廠商還有望抓住客戶的痛點,，滿足其需求,，拿到更多市場份額。
美高安森美在FPGA行業(yè)積累30年，看到了中等密度市場的機會,，最近推出了PolarFire FPGA系列,，PolarFire的寓意是“高性能低功耗”。美高森美公司系統(tǒng)級芯片產(chǎn)品組副總裁兼業(yè)務(wù)部經(jīng)理Bruce Weyer表示,，“PolarFire FPGA不僅具備了非易失性FPGA的全部優(yōu)點,，還憑借10G收發(fā)器、先進I/O,、安全性和DSP能力,，向用戶提供具有比SRAM FPGA更佳功耗和成本的解決方案，這在業(yè)界屬于首次,。對于通信基礎(chǔ)設(shè)施市場中的接入部分,，OEM廠商努力幫客戶帶來更多帶寬，同時降低資本支出/運營支出,，而電力和物料單(BOM)成本是達成該目標的兩個關(guān)鍵因素,，PolarFire FPGA低成本低功耗的優(yōu)勢對其非常有利?！?/p>
美高森美公司系統(tǒng)級芯片產(chǎn)品組副總裁兼業(yè)務(wù)部經(jīng)理Bruce Weyer
多方面幫戶客戶實現(xiàn)最佳成本優(yōu)化
隨著工藝的不斷發(fā)展,，F(xiàn)PGA廠商更愿意采用最新的20nm、16nmFinFET工藝降低功耗,，獲得客戶青睞,，然而對于中等密度FPGA市場來說，成本是一個最大的痛點,。美高森美與Cypress合作,，針對PolarFireFPGA，優(yōu)化了其專有的SONOS工藝,。相比傳統(tǒng)的閃存技術(shù),，SONOS讓非易失性存儲組件能有效降低成本，并使用更小的電荷泵,，較小的電荷泵帶來了更靈活的設(shè)計和更小的裸片,。另外，美高森美還選擇了對中等密度FPGA有著最高性價比的28nm工藝節(jié)點,，進而也降低了芯片成本,。
在密度優(yōu)化方面，一般FPGA廠商通過伸縮性架構(gòu)滿足數(shù)百萬LE密度,，然后瀑布式向下裁剪出中等規(guī)模器件,，這樣做效率低下，價格昂貴,。PolarFire FPGA采用了優(yōu)化的中等密度/中帶寬架構(gòu),，只專注于500LE密度以下的市場應用,，雖然無法做到全面覆蓋，但是這種架構(gòu)適合于其較小帶寬處理需求,，最終得到更低的功耗和TCO,。
一般FPGA廠商只有高端產(chǎn)品才具有收發(fā)器、高速I/O和安全性方面的增值特性,，但PolarFire FPGA 具有中等帶寬應用所需的12.7G收發(fā)器性能,，GPIO提供了1000BaseXGbE和SGMII能力，允許聚合多個通路的GbE,，其具有高端安全功能包括DPA防范和來自AthenaCorporation的一顆高性能安全處理器,。
功耗最低的中等密度FPGA
通過測試對比，PolarFire FPGA比同類中等密度產(chǎn)品功耗降低50%,。這是如何做到的,？Bruce Weyer解釋，“主要有三點：第一,，非易失性FPGA的漏電量平均比SRAMFPGA低10倍,；第二，專注于針對12.7Gbps傳送速率實現(xiàn)最優(yōu)的裸片尺寸和功耗,，相比競爭產(chǎn)品,，PolarFire收發(fā)器的面積和功耗效率要高出2倍至2.5倍；第三,，獨有的深度睡眠模式Flash*Freeze，采用了非易失性技術(shù),，電路可以立即喚醒,，對于SRAM器件初始化消耗大量電流，F(xiàn)lash*Freeze具有同級最佳待機功耗,?！?/p>
“通過降低功耗，可以降低運營成本,，如增加熱冗余度,，可以提供計算能力，適應無風扇的應用,，無需或僅適用小型散熱片,。”Bruce Weyer補充,。
打破軟件技術(shù)壁壘
中小FPGA廠商如果想打入這個市場,，軟件是最大的技術(shù)壁壘，市面上能夠自主設(shè)計芯片并自主開發(fā)軟件的公司少之又少,。美高森美針對PolarFire FPGA做了Libero SoC設(shè)計套件,，向用戶提供了全面并且易于學習使用和采納的開發(fā)工具,。該套件集成了行業(yè)標準工具(SynopsysSynplifyPro綜合和MentorGraphicsModelSim仿真)，采用了與競爭對手類似的設(shè)計流,，提供了同級最佳的約束條件管理,、調(diào)試能力和安全生產(chǎn)編程特性。這些工具為客戶提供了更方便的遷移路徑,，帶來了明顯的高生產(chǎn)率,。
Bruce Weyer總結(jié)，“采用PolarFire FPGA,，客戶不僅降低功耗和成本,，而且采用中等密度的產(chǎn)品就可以實現(xiàn)市面上高端產(chǎn)品所具有的功能，如安全性和可靠性,?！?/p>