突击测验:许多智能手机、功能手机、相机、摄像机、便携式GPS设备、平板电脑和其他移动设备的BOM上都有什么样的部件?提示:它的尺寸小到2.5毫米x2.5毫米,待机电流是微瓦,成本是几美分。
什么?你猜是FPGA?你一定是作弊了!哦,或者,看了文章的标题,或者提前阅读,或者你已经知道硅蓝了。
我们已经多次提到,与Xilinx和Altera等占主导地位的FPGA公司进行正面竞争几乎是不可能的。因此,那些试图在FPGA领域创业的公司明智的做法是采取侧翼策略,避免直接竞争。硅蓝是明智的。
你可能从来没有听说过SiliconBlue,这是有原因的,尽管他们目前正在为上面列出的那些非常大批量的应用程序设计数百万个fpga。硅蓝并没有试图部署大量的fae和傻瓜设计工具来向大众销售fpga,而是决定专注于少数高价值的大容量客户——移动设备领域的客户。
fpga从来不擅长移动应用。当人们通常想到fpga时,就会想到体积大、价格昂贵、功耗高的芯片。这被认为是可编程织物所提供的灵活性的入场费。然而,像硅蓝这样的几家公司已经证明了事实并非如此。
虽然SiliconBlue设备在技术上是fpga,但它们的设计优先级与我们大多数人熟悉的设备完全不同。配置数据不是存储在外部的闪存设备上,而是使用非易失性存储器技术存储在芯片上,该技术可以用标准CMOS工艺制造(源自Kilopass目前提供的存储器)。这使得设备有效地单芯片,独立的能力-消除配置存储和组件在您的板上的需要。这些设备的所有设计都是为了小尺寸和低功耗,这与传统fpga在架构上的权衡完全不同。
尽管如此,在核心,结构仍然是一系列带有寄存器的四输入查找表-显然是FPGA。然而,这些fpga非常小,一个5位数的数字可以在一个300毫米的晶圆上制造出来。如果你快速计算一下,一艘船可能会咳出25万个零件。这对价格来说很划算。许多设备都是为节省空间的移动板所要求的最小、最轻的可能配置而出售的。其结果是超级便宜、超级小巧的fpga,待机电流接近于零,可以为移动设备增加很多功能。
为什么移动设备开发者想要使用fpga ?其实和大多数人的原因一样。你可能知道,大多数智能手机都使用高通(Qualcomm)等公司的现成应用处理器。如今,只要使用标准芯片组,几乎任何人都可以制造智能手机。问题是,每个人的智能手机最终都是一样的,这使得在拥挤的市场中很难脱颖而出。
想要让自己的产品成功的公司必须在硬件上有所区别。这意味着需要一些定制开发。随着ASIC设计成本的飙升,只有极少数大公司(如苹果)有能力定制芯片来区分他们的移动设备。对于世界其他地方,fpga可以提供机会,包括那些引人注目的功能,让消费者在竞争对手中选择你的产品。然而,这些fpga必须体积小、价格便宜、功耗低。这就是SiliconBlue的用武之地,还有其他几家竞争对手,即QuickLogic和Lattice Semiconductor。QuickLogic的产品旨在为移动设备增加非常具体的功能——比如在较低的背光设置下,视频质量更好。Lattice更专注于中端FPGA应用。这使得SiliconBlue成为面向大容量移动市场的通用FPGA技术的唯一供应商。
在参观蓝硅位于硅谷的总部时,迎接你的是一个“奖杯箱”,里面装满了装有蓝硅零部件的设备。智能手机、傻瓜相机、GPS设备、便携式摄像机,甚至还有3D摄像机。该公司表示,他们的设备通常用于端口扩展、视频和成像、传感器管理和内存管理等功能。客户使用FPGA来扩展其现有应用处理器的功能集和寿命。fpga非常适合于管理具有不同分辨率的多个显示器和摄像机,在不兼容的标准之间转换,以及添加标准处理器不提供的额外接口。在传感器管理方面,fpga可以将应用程序处理器从轮询相关的任务中解脱出来,从而节省大量电力。
最近,硅蓝推出了他们的第二代器件-基于40nm CMOS技术的ICE40。这使得他们的小设备比以前更小,(而且更便宜),还有其他好处,比如更低的功耗、更高的性能和更大的密度……这正是人们对流程节点改进的期望。新系列的逻辑单元从640逻辑单元到16K逻辑单元,有25到222个IOs,封装尺寸从2.5mm不等2最大可达20毫米2.许多器件以芯片规模的球栅阵列销售,其中键合球直接在芯片上制造,没有周围的包装。如果你习惯在你的电路板上设计传统的fpga,准备好接受0.4毫米的微小间距,但移动PCB设计师已经生活在那个世界里,所以他们不会因为微小的设计规则而感到心痛。最小设备的静态功率为15uW,最大设备的静态功率仅为1500uW。嵌入式RAM的范围从32K位到384K位。
由于SiliconBlue正在培养少量的大客户,他们在支持他们的工具套件方面有一个更容易的任务。他们使用标准的FPGA设计工具,使用专有的位置和路由工具,以及用于合成和其他常用功能的Synopsys Synplify等第三方工具。SiliconBlue支持那些想要自己进行FPGA设计的客户,帮助那些想要进行FPGA设计的人,并将为那些想要像asic一样交付FPGA的公司完成整个项目的交钥匙。通常,在短时间、大容量的移动设计中,公司更注重快速完成和推出,而不是在FPGA设计的学习曲线中奋斗,因此他们经常乐意将设计工作外包给FPGA供应商,而FPGA供应商的专业知识在于优化目标技术的设计。SiliconBlue还拥有丰富的IP组合-特别是用于移动设计中通常需要的任务类型。
如果你考虑到这些fpga的尺寸和应用空间,它们真的没有理由与Xilinx和Altera这样的公司直接竞争。这种相似性在织物的概念架构上结束了。然而,SiliconBlue给移动设计师带来的好处是一个可喜的改善——其他领域的设计师在fpga上已经享受了很长时间了。
图片由SiliconBlue提供
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