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可編程邏輯器件芯片選型

發布時間：2023-11-15 13:38:21 瀏覽：2739

　　可編程邏輯芯片ASIC主要有 FPGA和CPLD這兩種類型，但兩種產品也各有所長。

　　FPGA(Field-Programmable Gate Array)，即現場可編程門陣列，它是在CPLD、PAL、GAL等可編程芯片的基礎上進一步發展的起來的器件類型，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數有限的缺點。

　　CPLD(Complex Programmable Logic Device)復雜可編程邏輯器件，是從PAL和GAL器件發展出來的器件類型，相對而言規模大，結構復雜，屬于大規模集成電路范圍。是一種用戶根據各自需要而自行構造邏輯功能的數字集成電路。其基本設計方法是借助集成開發軟件平臺，用原理圖、硬件描述語言等方法，生成相應的目標文件，通過下載電纜(“在系統”編程)將代碼傳送到目標芯片中，實現設計的數字系統。

　　在編程方式上，CPLD主要是基于E2PROM或FLASH存儲器編程，編程次數可達1萬次，優點是系統斷電時編程信息也不丟失。CPLD又可分為在編程器上編程和在系統編程兩類。FPGA大部分是基于SRAM編程，編程信息在系統斷電時丟失，每次上電時，需從器件外部將編程數據重新寫入SRAM中。其優點是可以編程任意次，可在工作中快速編程，從而實現板級和系統級的動態配置。

　　CPLD更適合完成各種算法和組合邏輯，FPGA更適合于完成時序邏輯。換句話說，FPGA更適合于觸發器豐富的結構，而CPLD更適合于觸發器有限而乘積項豐富的結構。

　　CPLD的連續式布線結構決定了它的時序延遲是均勻的和可預測的，而FPGA的分段式布線結構決定了其延遲的不可預測性。

　　在編程上FPGA比CPLD具有更大的靈活性。CPLD通過修改具有固定內連電路的邏輯功能來編程，FPGA主要通過改變內部連線的布線來編程；FPGA可在邏輯門下編程，而CPLD是在邏輯塊下編程。

　　CPLD比FPGA使用起來更方便。CPLD的編程采用E2PROM或FASTFLASH技術，無需外部存儲器芯片，使用簡單。而FPGA的編程信息需存放在外部存儲器上，使用方法復雜。則導致CPLD保密性更好，更適合軍工等應用場景。

　　CPLD的速度比FPGA快，并且具有較大的時間可預測性。這是由于FPGA是門級編程，并且CLB之間采用分布式互聯，而CPLD是邏輯塊級編程，并且其邏輯塊之間的互聯是集總式的。

　　FPGA的集成度比CPLD高，具有更復雜的布線結構和邏輯實現，以XILINX為代表，可以實現跟高的性能結構。

　　一般情況下，CPLD的功耗要比FPGA大，且集成度越高越明顯。

可編程邏輯器件芯片選型

　　目前主流的FPGA芯片XILINX和Intel占據70%的市場份額，較小的部分市場由LATTICE分割,近年來，也有出現國產品牌：安陸半導體。

　　CPLD芯片以Altera品牌為代表，后被 Intel收購。

　　作為市場份額的一部分，Cypress也是不可忽視的重要廠商，但在2023年被Infineon收購，導致其CPLD芯片系列停產。

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