PLD技术发展新趋势

21世纪初期，世界PLD技术将向着六个主要方向发展：

近年来，PLD的发展很快，已经从初期的低密度SPLD(如PAL/GAL等)，向高密度CPLD发展。PLD的另一个新发展趋势是不断提高FPGA密度，以便开拓系统级可编程芯片市场。几年前，当几百万门的FPGA还是一个梦时，领先的PLD 供应商就开始了竞赛，将密度推向前所未有的水平。同时，他们也发现这一市场前景广阔。目前，Altera公司开始采用0.18mm制造工艺，使其EP20K1500E器件达到具有240万门的性能标准。Xilinx公司也不甘示弱，最近宣布为其Virtex-E系列产品增加300万门的XCV3200E器件。

由于CPLD在计数器、编译码、数据变换、总线控制和存储器控制等方面具有独特的优势，从而得到了广泛的应用。目前，一些著名厂商如Philips(该部门已被Xilinx收购）、Altera、Lattice和Xilinx公司等都推出了多种多样的CPLD新产品。值得一提的是，Philips公司推出的CoolRunner系列CPLD产品，是业界率先采用 TotalCMOS 技术的CPLD产品，是具有高速度、零功耗特点的CPLD，它采用扩展可编程逻辑阵列(XPLA)体系结构，即多个逻辑块围绕一个零功率互联阵列。

Altera公司和Xilinx公司等领先的PLD供应商，最近新推出首批用于PLD的处理器内核，引起业界的密切关注，因为这意味着领先的公司正在进入低端嵌入控制市场和高端SoC应用市场。据专家预测，如果PLD 供应商能够兑现他们的承诺，并且能够进军大部分系统级设计领域，那么，全球 PLD 市场将会获得高达500亿美元的市场规模。

ASIC供应商通常必须提供具有某种可配置能力的产品，使ASSP 设计人员获得一种领先的可重配置能力。业界领先的ASIC设计公司对这一点十分重视，但目前基于标准单元的嵌入式FPGA市场仍然未能占有较大的份额。 InSearch研究公司估计，今年供应商大约只能售出价值1070万美元的嵌入式FPGA。不过这是一个新的市场，市场潜力十分可观。到2004年，标准单元的嵌入式FPGA市场将增至12亿美元。Actel公司是第一家进入这一市场的纯FPGA供应商。

最新上市的CPLD产品，大多采用可擦除的EEPROM和FLASH技术，这是由于这些产品能够提供ISP(系统内编程)功能。但是并非所有的CPLD产品都拥有ISP功能，因为ISP需要特殊的片上编程逻辑。ISP CPLD产品需要采用厂商提供的专用接口或JTAG(IEEE1149)标准接口来实现再编程。

ISP具有三个优点：

（1）减轻工程师的原型设计负担；

（2）厂商可以利用ATE测试工具在生产阶段对器件进行编程和测试；

（3）如果需要换新码，ISP可提供现场升级帮助。例如，Xilinx公司的XC9500 CPLD就是采用快速FLASH实现其ISP功能的。

目前，最新推出的PLD产品的容量呈现不断增大的趋势，有的新产品的容量已达到128个宏单元乃至256个宏单元，与此同时，这些产品的价格正在降低，因而在市场上十分走俏。此外，同一封装尺寸的256、384和512个宏单元的PLD 器件也已经开始推出。

这些新产品的共同特点是大大简化了升级过程，其引脚和器件在电路板上的占位面积也达到了最小化。Atmel公司CPLD和SPLD产品总监Jim Fahey指出：随着PLD工艺技术的不断进步，新推出的256宏单元产品十分引人注目，其性价比对用户极具诱惑力。

最新推出的PLD产品同时具有低电压、低功耗和绿色化的共同特点，例如Atmel公司今年即将推出电压仅为5V乃至3.3V的0.35mm产品，此举预示着全球PLD产品正在向着低电压、低功耗的方向发展，而低电压、低功耗是目前日渐受宠的绿色电子产品的主要标志之一。

PLD厂商要在竞争激烈的全球市场上取胜，必需使PLD产品具有价格竞争力，因此，千方百计降低PLD的成本是至关重要的。Altera公司正在将Nios产品瞄准8～32位低端领域的嵌入控制应用。Altera的执行官Hoyer表示：“50MIPS的32位 Nios只占20K100PLD门数的25%，批量成本仅为5美元。我们在32位的低端市场具有竞争力。由于它们有很多外设功能而价格与16位产品相当，因此，我们不仅具有成本优势，而且能提供更灵活的解决方案。不过，在8位低端市场，可编程解决方案还有许多问题尚待解决。”

目前的关键问题在于PLD供应商能否快速地把外设、工具、设计支持等嵌入市场所需要的东西带到网上。Hoyer认为，宣布有处理器内核对供应商来说是件是容易的事，但是这并不意味着已经具有嵌入处理器解决方案。

由于Nios 对市场来说是全新的，因此，Altera准备发布具有基本外设支持的处理器，这些基本外设包括计数器/时钟、UART、并行I/O、SRAM和外部FLASH存储器接口。 计划扩展一些最通用的功能，如SPI和I2C接口，从而能够直接访问A/D等独立的芯片，然后将推出提供静态的SDRAM控制器，以便访问主要的存储器和以太网MAC。

科汇公司技术市场部经理Jim Beneke指出：采用Xilinx公司的Spartan Ⅱ-100芯片，可以在1.5万至 2 万门的PLD器件中实现一个PCI内核，并且能够将70%的资源留给用户自己进行后端设计，使产品具有极大的灵活性，而这类新产品的价格很低，仅为10美元左右。虽然目前全球市场上高密度PLD产品日渐受宠，但是低密度PLD产品依然热销，市场对32、64和 128个宏单元的CPLD产品的需求依然旺盛，正如Lattice公司产品营销总监Steve Stark所指出的：32宏单元PLD器件产品的价格仅为1美元，极具价格竞争力。■