鉅大LARGE | 點擊量:2576次 | 2018年06月10日
FPGA芯片取代ASIC主要因素在于功耗
FPGA,中文意為現(xiàn)場可編程門陣列,是在其他幾種可編程器件,如PAL、GAL、CPLD的基礎上發(fā)展起來的,作為ASIC(專用集成電路)領(lǐng)域中的一種半定制電路,它既解決了定制電路的不足,又克服了原有可編程門器件電路數(shù)有限的缺點。雖然相比較ASIC有更優(yōu)秀的理由,但它并不能取代ASIC,主要原因在于功耗,比如,用在智能手機上,采用FPGA的芯片使鋰電池的續(xù)航能力更弱。
如欲更直觀地了解FPGA可以舉出一個案例。
在個人電腦領(lǐng)域,英美研究人員在2010年12月開發(fā)出一款中央處理器,將1000個內(nèi)核有效集成于一個FPGA芯片上,這使得微晶片像含有數(shù)百萬個晶體管一樣,而晶體管是任何電路的基本組成部分。FPGA實際上是一種相對于ASIC的半成品,可以由用戶安裝到特定電路上,它們的功能并不是在出廠時就設定好的,這樣一來,用戶可以將晶體管劃分為一個個“小部門”,要求每個“小部門”完成不同的任務。
由于FPGA要適應更多的產(chǎn)品設計,因而其必要的配置事實上更多一些,如此一來,功耗自然大的多。所以,實現(xiàn)快速運行,降低功耗和成本,優(yōu)化時鐘管理并降低FPGA與目前通用范圍廣泛的PCB并行設計的復雜性是FPGA系統(tǒng)設計考慮的關(guān)鍵問題。大容量、高速率和低功耗已經(jīng)成為FPGA的發(fā)展重點。
一、大容量。容量是FPGA最基本的技術(shù)參數(shù),就象鎳氫電池與鋰電池對于容量的要求一樣,容量越大,則意味著FPGA拓展的新領(lǐng)域越多。因此,每次新工藝芯片的發(fā)布,都意味著芯片容量的增加,用鋰電池來打比方,從最早替代鎳氫電池用于便攜式電器,到后來因為容量增加而出現(xiàn)了車用動力鋰電池,隨著技術(shù)發(fā)展,用于智能電站儲能系統(tǒng)的更大容量鋰電池也正在該領(lǐng)域得到日益普遍的推廣。
二、高速率。如今的多媒體產(chǎn)品技術(shù)瓶頸很多表現(xiàn)為速度過慢,出現(xiàn)“卡”機的情況,更有甚者出現(xiàn)死機,這是數(shù)據(jù)系統(tǒng)問題,也就是帶寬問題。為推進FPGA更廣泛的應用,當前流行的FPGA都可以提供各種高速總線。為解決數(shù)據(jù)高速傳輸問題,F(xiàn)PGA提供高速串行I/O(帶寬),為不同標準的高速傳輸提供靈活性。
三、低功耗。隨著電子產(chǎn)品的兼容性發(fā)展趨勢更加明顯,功耗成為電子產(chǎn)品開發(fā)必須考慮的問題,因為FPGA設置了更多的兼容性,因而功耗更大,加上電子產(chǎn)品本身需要更大功耗,這種疊加功耗使FPGA無法替代專業(yè)ASIC。更進一步說,所有以電池供電的手持式應用都無法直接使用FPGA,如需要大容量鋰電池的iphone4在面臨一次充電不能滿足一天使用的情況下,采用耗電量大的FPGA芯片顯然并不合適。
如在文章開頭所說的,F(xiàn)PGA芯片逐漸成為許多應用系統(tǒng)的核心,在快速發(fā)展面前,需要FPGA具有更強的動態(tài)編程能力,以容納不斷完善的協(xié)議制度,以及不斷提出的平臺優(yōu)化需求。
這些可以歸納為大(容量)、高(速率)、低(功耗)、強(動態(tài))四要素,而低功耗是對其它三要素的支持與補充。
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