第2章可編程邏輯器件主要廠商隨著可編程邏輯器件應(yīng)用的日益廣泛，許多IC制造廠家涉足PLD/FPGA領(lǐng)域。目前世界上有十幾家生產(chǎn)CPLD/FPGA的公司，最大的三家是：

ALTERA，

XILINX，

Lattice，其中ALTERA和XILINX占有了60%以上的市場(chǎng)份額。概述九十年代以后發(fā)展很快，最大的可編程邏輯器件供應(yīng)商之一左圖：位于硅谷圣侯塞的ATERA總部1、開(kāi)發(fā)軟件MAX+PLUSII

：普遍認(rèn)為MaxplusII曾經(jīng)是最優(yōu)秀的PLD開(kāi)發(fā)平臺(tái)之一，適合開(kāi)發(fā)早期的中小規(guī)模PLD/FPGA，目前已經(jīng)由QuartusII替代，不再推薦使用；QuartusII

：Altera新一代FPGA/PLD開(kāi)發(fā)軟件，適合新器件和大規(guī)模FPGA的開(kāi)發(fā)。SOPCBuilder：配合QuartusII，可以完成集成CPU的FPGA芯片的開(kāi)發(fā)工作DSPBuilder：QuartusII與Mathlab的接口，利用IP核在Mathlab中快速完成數(shù)字信號(hào)處理的仿真和最終FPGA實(shí)現(xiàn)QuartusII軟件：支持Altera器件設(shè)計(jì)，支持原理圖，HDL語(yǔ)言，支持波形仿真，時(shí)間分析，編程下載。一般情況不使用它的仿真工具，仿真工具用Modelsim。芯片選型指導(dǎo)：

1.主流PLD產(chǎn)品：MAXII：新一代PLD器件，0.18umfalsh工藝，2004年底推出，采用FPGA結(jié)構(gòu),配置芯片集成在內(nèi)部，和普通PLD一樣上電即可工作。容量比上一代大大增加，內(nèi)部集成一片8Kbits串行EEPROM，增加很多功能。MAXII采用2.5v或者3.3v內(nèi)核電壓，MAXIIG系列采用1.8v內(nèi)核電壓。簡(jiǎn)評(píng)：性價(jià)比不錯(cuò)，未來(lái)幾年主流器件，推薦使用，不過(guò)MAXII容量較大，對(duì)于只需要幾十個(gè)邏輯單元的簡(jiǎn)單邏輯應(yīng)用，建議使用小容量的EPM3000A系列芯片。MAXII器件家族

FeatureEPM240/GEPM570/GEPM1270/GEPM2210/G邏輯單元(LE)2405701,2702,210等效宏單元（Macrocell）1924409801,700最大用戶IO80160212272內(nèi)置Flash大小(bit)8K8K8K8K管腳到管腳延時(shí)(ns)3.6-4.53.6-5.53.6-6.03.6-6.52.主流FPGA產(chǎn)品Altera的主流FPGA分為兩大類，一種側(cè)重低成本應(yīng)用，容量中等，性能可以滿足一般的邏輯設(shè)計(jì)要求，如Cyclone，CycloneII；還有一種側(cè)重于高性能應(yīng)用，容量大，性能能滿足各類高端應(yīng)用，如Startix，StratixII等，用戶可以根據(jù)自己實(shí)際應(yīng)用要求進(jìn)行選擇。在性能可以滿足的情況下，優(yōu)先選擇低成本器件。

Cyclone（颶風(fēng)）：Altera中等規(guī)模FPGA，2003年推出，0.13um工藝,1.5v內(nèi)核供電，與Stratix結(jié)構(gòu)類似，是一種低成本FPGA系列，是目前主流產(chǎn)品，其配置芯片也改用全新的產(chǎn)品。簡(jiǎn)評(píng)：Altera最成功的器件之一，性價(jià)比不錯(cuò)，是一種適合中低端應(yīng)用的通用FPGA，推薦使用型號(hào)（1.5V）邏輯單元鎖相環(huán)M4KRAM塊備注EP1C32,910113每塊RAM為4Kbit，可以另加1位奇偶校驗(yàn)位EP1C44,000217EP1C65,980220EP1C1212,060252EP1C2020,060264

CycloneII：Cyclone的下一代產(chǎn)品，2005年開(kāi)始推出，90nm工藝，1.2v內(nèi)核供電，屬于低成本FPGA，性能和Cyclone相當(dāng)，提供了硬件乘法器單元。簡(jiǎn)評(píng)：剛剛推出的新一代低成本FPGA，目前市場(chǎng)零售還不容易買到，估計(jì)從2005年年底開(kāi)始，將逐步取代Cyclone器件，成為Altera在中低FPGA市場(chǎng)中的主力產(chǎn)品。CycloneII系列概覽特性EP2C5EP2C8EP2C20EP2C35EP2C50EP2C70邏輯單元（LE）4,6088,25618,75233,21650,52868,416M4KRAM塊263652105129250RAM總量119,808165,888239,616483,840594,4321,152,000嵌入式18×18乘法器1318263586150鎖相環(huán)（PLL）224444最大可用I/O管腳142182315475450622Stratix

：altera大規(guī)模高端FPGA,2002年中期推出，0.13um工藝，1.5v內(nèi)核供電。集成硬件乘加器,芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)比Altera以前的產(chǎn)品有很大變化。簡(jiǎn)評(píng)：Startix芯片在2002年的推出，改變了Altera在FPGA市場(chǎng)上的被動(dòng)局面。該芯片適合高端應(yīng)用。隨著2005年新一代StratixII器件的推出，將被StratixII逐漸取代。1.5v邏輯單元LE512bitRAM塊4KbitRAM塊512KMegaRAM塊DSP塊備注EP1S1010570946016每個(gè)DSP塊可實(shí)現(xiàn)4個(gè)9x9乘法/累加器RAM塊可以另加奇偶校驗(yàn)位EP1S201846019482210EP1S2525660224138210EP1S3032470295171412EP1S4041250384183414EP1S6057120574292618EP1S8079040767364922EP1S12011414011185201228

StratixII:Stratix的下一代產(chǎn)品，2004年中期推出，90um工藝，1.2v內(nèi)核供電，大容量高性能FPGA。簡(jiǎn)評(píng)：性能超越Stratix,是未來(lái)幾年中，Altera在高端FPGA市場(chǎng)中的主力產(chǎn)品。StratixII系列概覽功能EP2S15EP2S30EP2S60EP2S90EP2S130EP2S180自適應(yīng)邏輯模塊（ALM）6,24013,55224,17636,38453,01671,760等效邏輯單元（LE）15,60033,88060,44090,960132,540179,400M512RAM塊(512bits)104202329488699930M4KRAM塊(4Kbits）78144255408609768M-RAM塊(512K）012469總共RAMbits419,3281,369,7282,544,1924,520,4486,747,8409,383,040DSP塊（每個(gè)DSP包含4個(gè)18x18乘法器）121636486396鎖相環(huán)（PLL）6612121212最大可用I/O管腳3585427028861,1101,158

2、概述FPGA的發(fā)明者，老牌PLD/FPGA公司，是最大可編程邏輯器件供應(yīng)商之一。99年Xilinx收購(gòu)了Philips的PLD部門。開(kāi)發(fā)軟件：ISE：Xilinx公司集成開(kāi)發(fā)的工具Foundation:

Xilinx公司早期的開(kāi)發(fā)工具，逐步被ISE取代ISEWebpack：Webpack是xilinx提供的免費(fèi)開(kāi)發(fā)軟件，功能比ISE少一些，可以從xilinx網(wǎng)站下載嵌入式開(kāi)發(fā)套件（EDK）：用于開(kāi)發(fā)集成PowerPC硬核和MicroBlaze軟核CPU的工具SystemGeneratorforDSP：配合Mathlab，在FPGA中完成數(shù)字信號(hào)處理的工具XilinxIP核：Xilinx公司擁有非常完整的IP庫(kù)芯片選型指導(dǎo)

1.主流PLD產(chǎn)品XC9500Flash工藝PLD,常見(jiàn)型號(hào)有XC9536，XC9572，XC95144等。型號(hào)后兩位表示宏單元數(shù)量。XC9500:簡(jiǎn)評(píng)：5V產(chǎn)品已經(jīng)不推薦使用XC9500XL/XV:簡(jiǎn)評(píng)：XC9500XL系列目前仍然是Xilinx主要的PLD產(chǎn)品5v3.3v2.5v宏單元備注XC9536XC9536XLXC9536XV36XC9572XC9572XLXC9572XV72XC95108XC95108XLXC95108XV108XC95144XC95144XLXC95144XV144XC95288XC95288XLXC95288XV288

CoolRunner-II：1.8v低功耗PLD產(chǎn)品，簡(jiǎn)評(píng)：靜態(tài)功耗很低，性能指標(biāo)優(yōu)于XC9500，主要用于用于電池供電系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)使用者還不是非常廣泛。1.8v宏單元備注XC2C3232XC2C6464XC2C128128XC2C256256XC2C384384XC2C512512

1.主流FPGA產(chǎn)品Xilinx的主流FPGA分為兩大類，一種側(cè)重低成本應(yīng)用，容量中等，性能可以滿足一般的邏輯設(shè)計(jì)要求，如Spartan系列；還有一種側(cè)重于高性能應(yīng)用，容量大，性能能滿足各類高端應(yīng)用，如Virtex系列，用戶可以根據(jù)自己實(shí)際應(yīng)用要求進(jìn)行選擇。在性能可以滿足的情況下，優(yōu)先選擇低成本器件。Spartan-3/3L:

新一代FPGA產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)與VirtexII類似，全球第一款90nm工藝FPGA，1.2v內(nèi)核，于2003年開(kāi)始陸續(xù)推出。簡(jiǎn)評(píng)：成本低廉，總體性能指標(biāo)不是很優(yōu)秀，適合低成本應(yīng)用場(chǎng)合，是Xilinx未來(lái)幾年在低端FPGA市場(chǎng)上的主要產(chǎn)品，目前市場(chǎng)上中低容量型號(hào)很容易購(gòu)買到，大容量相對(duì)少一些。Spartan-3E：xilinx最新推出的低成本FPGA，基于Spartan-3/3L，對(duì)性能和成本進(jìn)一步優(yōu)化簡(jiǎn)評(píng)：成本低廉，總體性能指標(biāo)不是很優(yōu)秀，適合低成本應(yīng)用場(chǎng)合，是Xilinx未來(lái)幾年在低端FPGA市場(chǎng)上的主要產(chǎn)品，目前剛剛推出，很多型號(hào)還沒(méi)有大批量生產(chǎn)。Virtex-4:xilinx最新一代高端FPGA產(chǎn)品，包含三個(gè)子系列：LX，SX，F(xiàn)X。簡(jiǎn)評(píng)：各項(xiàng)指標(biāo)比上一代VirtexII均有很大提高，獲得2005年EDN雜志最佳產(chǎn)品稱號(hào)，從2005年年底開(kāi)始批量生產(chǎn)，將逐步取代VirtexII，VirtexII-Pro,是未來(lái)幾年Xilinx在高端FPGA市場(chǎng)中的最重要的產(chǎn)品，Virtex-II:2002年推出，0.15um工藝，1.5v內(nèi)核，大規(guī)模高端FPGA產(chǎn)品簡(jiǎn)評(píng)：Xilinx比較成功的產(chǎn)品，目前在高端產(chǎn)品中使用廣泛，新設(shè)計(jì)推薦用戶轉(zhuǎn)到Virtex-4器件上。Virtex-IIpro:基于VirtexII的結(jié)構(gòu)，內(nèi)部集成CPU和高速接口的FPGA產(chǎn)品簡(jiǎn)評(píng)：Xilinx第一款集成PowerPC和高速收發(fā)模塊的FPGA，新設(shè)計(jì)推薦用戶轉(zhuǎn)到Virtex-4FX器件上。3、概述：Lattice（中文名：萊迪思）是ISP（在線可編程）技術(shù)的發(fā)明者，ISP技術(shù)極大的促進(jìn)了PLD產(chǎn)品的發(fā)展，80年代和90年代初是其高速發(fā)展的黃金時(shí)期。Lattice中小規(guī)模PLD/FPGA比較有特色，種類齊全，性能不錯(cuò)。99年Lattice收購(gòu)Vantis（原AMD子公司）,2001年收購(gòu)Lucent微電子的FPGA部門，2004年以后開(kāi)始大規(guī)模進(jìn)入FPGA領(lǐng)域，是世界第三大可編程邏輯器件供應(yīng)商。目前Lattice公司在上海設(shè)有研發(fā)部門。產(chǎn)品選型指導(dǎo)Lattice在PLD領(lǐng)域發(fā)展多年，擁有眾多產(chǎn)品系列，目前主流產(chǎn)品是ispMACH4000系列PLD和LatticeEC/ECP系列FPGA，此外，在混合信號(hào)芯片上，也有諸多建樹(shù)，如可編程模擬芯片ispPAC，可編程電源管理，時(shí)鐘管理等。1.PLD產(chǎn)品MachXO:Lattice利用FPGA技術(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的新一代PLD，0.13umFlash工藝。不需要加載，和傳統(tǒng)PLD一樣上電即可工作。部分型號(hào)還集成鎖相環(huán)和RAM塊型號(hào)LUT數(shù)量等效宏單元嵌入式RAM塊分布式RAM(Kbits)鎖相環(huán)最大可用IO數(shù)量LCMXO25625612802078LCMXO64064032006.10159LCMXO1200120060016.41211LCMXO22802280114037.72271

ispMACH4000V/B/C/Z:Lattice收購(gòu)Vantis公司以后推出的新一代PLD，目前的主流PLD產(chǎn)品，0.18um工藝。其中4000Z系列是零功耗PLD，靜態(tài)功耗非常低，適用于電池供電系統(tǒng)。簡(jiǎn)評(píng)：4000系列是Lattice目前最成功的產(chǎn)品之一3.3v2.5v1.8v宏單元ispMACH4032VispMACH4032BispMACH4032C/Z32ispMACH4064VispMACH4064BispMACH4064C/Z64ispMACH4128VispMACH4128BispMACH4128C/Z128ispMACH4256VispMACH4256BispMACH4256C/Z256ispMACH4384VispMACH4384BispMACH4384C384ispMACH4512VispMACH4512BispMACH4512C512

2.FPGA產(chǎn)品：LatticeECP2：Lattice最新的低成本FPGA產(chǎn)品，90nm工藝，1.2v內(nèi)核供電。LatticeECP2包含DSP單元。簡(jiǎn)評(píng)：ECP2系列FPGA將是Lattice未來(lái)幾年的主力產(chǎn)品，主攻低成本通用FPGA市場(chǎng)器件ECP2-6ECP2-12ECP2-20ECP2-35ECP2-50ECP2-70LUT數(shù)(K)61221324868分布式RAM(Kbits)1224426496136EBRSRAM(Kbits)552212763323871032EBRSRAM塊31215182156sysDSP

塊3678182218x18乘法器122428327288DLL+PLL2+22+22+22+22+42+6最多可用I/O192297363452500628封裝與I/O組合144-pinTQFP9595----208-pinPQFP-127127---256-ballfpBGA

192192192---484-ballfpBGA-297332332339-672-ballfpBGA

--363452500500900-ballfpBGA

-----628

LatticeSC：Lattice最新的高性能FPGA產(chǎn)品，90nm工藝，1.2v內(nèi)核供電，帶高速串行接口。簡(jiǎn)評(píng)：Lattice未來(lái)幾年的主力產(chǎn)品，主攻高性能FPGA市場(chǎng)參數(shù)LFSC15LFSC25LFSC40LFSC80LFSC115邏輯資源–LUT(K)15.225.440.480.1115.2sysMEMEBRRAM塊(18Kb/塊)56104216308424嵌入式存儲(chǔ)器(Mbits)1.031.923.985.687.80最大分布式存儲(chǔ)器(Mbits)0.240.410.651.281.84最大SERDES信道數(shù)(3.4Gbps)816163232DLL數(shù)1212121212PLL數(shù)88888MACO塊46101012封裝I/O/SERDES數(shù)256-ballfpBGA(17x17mm)139/4----900-ballfpBGA(31x31mm)300/8378/8---1020-ballffBGA(33x33mm)-484/16562/16--1152-ballfcBGA(35x35mm)---660/16660/161704-ballfcBGA(42.5x42.5mm)---904/32942/32

LatticeEC/ECP：Lattice的FPGA產(chǎn)品，0.13um工藝，1.5v內(nèi)核供電。LatticeEC不包含DSP單元，側(cè)重于普通邏輯應(yīng)用，ECP包含DSP模塊，可用于數(shù)字信號(hào)處理，，該FPGA可以使用通用的存儲(chǔ)器給FPGA進(jìn)行配置，不需要專用的配置芯片。簡(jiǎn)評(píng)：EC/ECP系列FPGA是Lattice的主力產(chǎn)品之一，主攻低成本通用FPGA市場(chǎng)。LatticeXP:Lattice的FPGA產(chǎn)品，LatticeXP器件將非易失的FLASH單元和SRAM技術(shù)組合在一起，不需要配置芯片，提供了支持“瞬間”啟動(dòng)和無(wú)限可重復(fù)配置的單芯片解決方案。一個(gè)分布在LatticeXP器件中的FLASH單元陣列存儲(chǔ)器件的配置。在上電時(shí)，該配置在1毫秒內(nèi)從FLASH存儲(chǔ)器中被傳送到配置SRAM中，提供了瞬時(shí)上電的FPGA。簡(jiǎn)評(píng)：適合需要瞬時(shí)上電，加密以及不希望使用外部配置芯片的應(yīng)用。在系統(tǒng)編程技術(shù)ISPInSystemProgram對(duì)PLD的邏輯功能可隨時(shí)進(jìn)行修改，由Lattice公司率先發(fā)明。