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ACTEL公司及公司及FPGA产品介绍产品介绍主讲人:
段雅莉主讲人:
段雅莉1三大部分内容ACTEL公司简介ACTEL公司产品的主要特点和优势ACTEL公司的产品系列2ACTEL公司简介ACTEL公司于1985年成立,是全球知名的FPGA厂商。
总部位于美国加利福尼亚的MountainView。
是纽约纳斯达克证券交易所(NASDAQ)上市企业,代号ACTL。
ACTEL是非易失性、高可靠性、低功耗、混合信号FPGA,以及可编程逻辑解决方案的全球领导厂商。
在美国的新泽西、法国、印度、以色列、德国等国家设有分支机构。
ACTEL公司简介公司简介3在亚洲的上海、香港、台北、东京和首尔设有办事处,并在中国大陆和亚洲其他地区建立了完善的分销商网络。
ACTEL公司非常重视技术的创新和可持续发展,每年将营业收入的26%投入到研发工作中。
之前的20多年里,ACTEL一直效力于美国军工和航空航天领域。
反熔丝工艺的FPGA产品使其在这些领域中的霸主地位不可撼动。
ACTEL公司简介公司简介4除了多年来独占鳌头的反熔丝FPGA外,ACTEL公司还创新性地推出了可重复编程的FlashFPGA。
并在可擦除的FPGA市场上取得了一席之地。
ACTEL公司有信心、有实力凭借FlashFPGA的独特优势以及公司的强大研发、生产、销售和支持的能力,拓展市场,为用户提供先进技术和优质服务的同时,为自己创造辉煌的业绩。
ACTEL公司简介公司简介5ACTEL公司产品的主要特点和优势ACTEL公司产品的主要特点和优势61ACTEL公司的FPGA从技术上可以分两大类:
反熔丝FPGA和FlashFPGA。
两类产品各有优势。
针对客户的不同需求,帮助客户实现自己的设计需求。
ACTEL公司产品的主要特点和优势7反熔丝FPGA技术的特点决定了其性能高,保密性强,抗辐射抗干扰,不需外接专门的存储器来存储配置信息,适合航天、军事、工业等各领域。
虽然反熔丝FPGA只能一次性编程,系统的开发成本较高,但其强大的优势仍然使其在可靠性要求高的领域中成为首选,如航空航天、军事等。
FlashFPGA是可以反复编程的产品,这一点与ALTERA、XILINX公司相似。
但有独特的优势,见后面的叙述。
ACTEL公司产品的主要特点和优势8可编程开关可编程逻辑器件之所以可编程,是由于其内部的数量庞大的开关可编程。
FPGA中使用到的开关有三种:
Sram开关、Flash开关、反熔丝开关。
选用不同的开关技术,FPGA产品的就会就具有相应的特点。
ACTEL公司产品的主要特点和优势9FPGA内部可编程开关的分类ACTEL公司产品的主要特点和优势2T10SRAM可编程开关的优缺点优点可反复编程。
缺点易失性需要额外的配置芯片;上电时需要位流配置,带来安全问题,不能上电即行,需要大的浪涌电流从而增加功耗。
可靠性不高易受EMI干扰;不能抵抗高能粒子的辐射,引起固件错误。
SRAM开关所利用的晶体管数目多成本高;功耗高。
ACTEL公司产品的主要特点和优势11Flash可编程开关的优缺点优点可反复编程非易失性上电即行安全性高,不需外部配置位流可靠性高,抗EMI干扰;抗高能粒子的辐射Flash开关所利用的晶体管数目少成本低;功耗低。
ACTEL公司产品的主要特点和优势12Anti-Fuse开关的优缺点优点非易失性上电即行安全性高,不需外部配置位流可靠性高,抗EMI干扰;抗高能粒子的辐射功耗低。
缺点不能反复编程。
ACTEL公司产品的主要特点和优势132资源利用率很高FPGA的资源主要是用“逻辑单元”来表示,一般会通过LUT(查找表)或者D触发器来等效衡量。
Actel的宏单元是以Tile来衡量的。
相比同行公司的产品,ACTEL是精细颗粒结构,理论上资源可以到达100%。
对比情况参见下表。
ACTEL公司产品的主要特点和优势14精细颗粒的逻辑单元ACTEL公司产品的主要特点和优势15逻辑单元ACTELALTERAXILINX名称TileLESlice特点精细颗粒粗颗粒组成1个Tile可以构成一个查找表或一个DFF/LATCH1查找表+1个DFF2个查找表+2个DFF利用率每个Tile可以得到充分利用,资源利用率理论上可达100%一个逻辑单元中可能只利用了查找表而废弃DFF,或只利用了DFF而废弃查找表的情况。
开发软件统计逻辑单元的利用率时,把这两种情况也都统计进去,实际的资源利用率比统计数字低。
ACTEL公司产品的主要特点和优势163FlashFPGA与SRAMFPGA本质结构不一样ACTEL是基于flash结构,无须专门的配置芯片,其配置信息存储在内部的Flash中。
ALTETA、XINLINX都是采用SRAM结构,掉电后数据丢失,所以需要一块配置芯片。
ACTEL公司产品的主要特点和优势17FlashFPGA不需要配置芯片ACTEL公司产品的主要特点和优势184上电即运行ACTEL公司FPGA与其SramFPGA相比的另一个优点就是上电即运行。
这是由反熔丝工艺和Flash配置特点决定的。
这个特性有助于提高系统组件的初始化速度。
SRAM结构的FPGA每次上电都要重新配置,需要花费时间。
而ALTERA、XINLINX的FPGA上电到正常工作需要0.2秒的时间。
会带来系统设计上的复杂程度和系统运行中的隐患。
ACTEL公司产品的主要特点和优势19ProASIC3系列FPGA的上电启动过程,约50uSACTEL公司产品的主要特点和优势20MAX2系列CPLD的上电启动过程,约200uSACTEL公司产品的主要特点和优势21Spartan-3系列FPGA的上电启动过程,约200mSACTEL公司产品的主要特点和优势225业界最低功耗ACTEL公司的产品功耗大大低于Sram产品。
其静态功耗相当于同行产品的十分之一,动态功耗相当于同行产品的四分之一到三分之一。
在非常注重绿色环保理念的今天,这个优势的重要性是不言而喻的,尤其是对于使用电池的设备和产品。
ACTEL公司产品的主要特点和优势23FPGA功耗主要包括一下四个方面:
启动功耗(SramFPGA)配置功耗(SramFPGA)静态功耗动态功耗ACTEL公司产品的主要特点和优势24启动电流波形示意图ACTEL公司产品的主要特点和优势25启动电流对比表ACTEL公司产品的主要特点和优势26启动功耗对系统设计的影响SramFPGA启动电流大,设计供电系统时,必须考虑在系统上电时提供足够大的启动电流,否则系统不能正常启动。
这样就增加了供电系统的复杂程度。
Flash和反熔丝FPGA只需很小的启动电流。
ACTEL公司产品的主要特点和优势27配置功耗SramFPGA由于掉电易失的特性,重新上电后必须重新进行配置;在配置过程中,电流峰值可能会超过100mA,平均值超过50mA;FlashFPGA和反熔丝FPGA不需配置,上电即行,没有配置电流的需求。
ACTEL公司产品的主要特点和优势28Spartan系列FPGA的配置电流ACTEL公司产品的主要特点和优势29静态功耗又称待机功耗,是指在电源打开的情况下,I/O状态没有翻转时器件的功耗。
SramFPGA中,一个开关由6个晶体管组成,导致静态功耗较高。
FlashFPGA静态功耗低。
ACTEL公司产品的主要特点和优势30静态电流比较表ACTEL公司产品的主要特点和优势31动态功耗是指FPGA在工作时,内部逻辑和I/O状态翻转引起的功耗。
SramFPGA中,一个开关由6个晶体管组成,导致动态功耗较高。
FlashFPGA动态功耗低。
ACTEL公司产品的主要特点和优势32动态功耗比较ACTEL公司产品的主要特点和优势33ACTEL的Flash*Freeze技术在芯片不需要工作时,将芯片置于休眠状态。
是一种用来降低静态功耗的技术。
期间逻辑功能、RAM和寄存器的内容被可靠地保持。
进入和退出休眠状态只需1s。
在IGLOO系列和ProASIC3L系列中使用了该技术。
静态功耗最低可低至2W。
ACTEL公司产品的主要特点和优势34综合启动功耗、配置功耗、静态功耗、动态功耗,FlashFPGA的功耗大大低于SramFPGA。
其低功耗特性堪比ASIC。
下图显示与最接近的低功耗竞争产品相比,Actel的IGLOO器件更可延长电池寿命达10倍。
ACTEL公司产品的主要特点和优势35ACTEL公司产品的主要特点和优势36ACTEL公司产品的主要特点和优势376安全性-无法破解ACTELFPGA内部有2重保密功能:
一个硬件锁,是128位Flashlock加密;一个软件锁,是128位的AES加密。
真正达到保护您的知识产权的目的。
Flashlock密钥是保护芯片,防止他人进行效验、编程、擦除。
只有正确的128位Flashlock密钥才能进行对芯片擦除重写。
程序代码是使用128位的AES加密。
ACTEL公司产品的主要特点和优势38即使用反向工程,采取磨芯片获取开关状态的方法也不可能破解。
由于ACTEL的晶体管都在7层金属铜之下,如果把前7层金属去掉了,还不破坏布线结构和内部晶体管,这基本是不可能的。
上电时,没有来自外部存储器的配置码流,不会被截取。
可靠的安全性是军事和航空中首选ACTEL的原因。
ACTEL公司产品的主要特点和优势397真正的单芯片解决方案Flash架构的FPGA不需要外加一个配置芯片,而且功耗更低。
为用户提供丰富的IP核资源。
ACTEL的FUSION系列内部带模/数转换功能,有电流监控,电压监控等。
SmartFusion系列产品内部集成了Cortem-M3硬核,为客户进行片内系统,即SOC系统的设计提供了强大的平台。
ACTEL公司产品的主要特点和优势408无可挑剔的稳定性和可靠性ACTEL具有固件免疫能力,就是任何高能量的中子和a粒子撞击器件都丝毫没有影响,但是SRAM型的FPGA是不能承受高能量粒子的撞击,不能适合恶劣的环境。
这个也是ACTEL在航空航天、军事、汽车行业中的优势所在。
ACTEL公司产品的主要特点和优势41Anti-FuseFPGA可靠性最高。
与SramFPGA相比,FlashFPGA抵抗固件错误的能力优势非常明显。
iRoCTechnologies是一家为提高芯片的可靠性和质量提供设计工具和测试服务的公司。
iROC曾做测试,测试结果证明了上述观点。
ACTEL公司产品的主要特点和优势42iROC的测试结果ACTEL公司产品的主要特点和优势DeviceProcessTechnologyConfg.UpsetsFunctionalFailuresEquivalentFunctionalFailureFITRatesperDeviceGround-LevelApplicationsCommercialAviationMilitaryAviationSeaLevel(FITs)5,000Ft(FITs)30,000Ft(FITs)60,000Ft(FITs)ActelAPA10000.22mFlashNotMeasured00000XilinxXC2V30000.15mSRAM3,4593491,1503,900170,000540,000XilinxXC2V100090nmSRAM1,9364053201,10047,000150,000AlteraEP1C200.13mSRAMNotMeasured4534601,60067,000220,000439完全替代业界的CPLD器件ACTELFPGA拥有1万门-300万门之间的器件,在同等价格的情况下,不但具备CPLD全部的功能,还具备一些FPGA的资源,性价比很高。
最小封装UC36(IGLOOnano),33mm,静态功耗低至2W。
ACTEL公司产品的主要特点和优势44业界最低功耗、最小封装的FPGAACTEL公司产品的主要特点和优势4510独一无二的混合信号FPGA,Fusion系列和SmartFusio系列内部集成了ADC和DAC,因此,支持模拟信号输入。
Actel的Fusion产品将可配置模拟部件、大容量Flash内存构件、全面的时钟生成和管理电路,
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