FPGA开发全攻略连载之九：FPGA主要供应商与产品(1) 半导体, 供应商, 产品, 开发, 连载

1984年，赛灵思发明了现场可编程门阵列(FPGA)，同时它成为全球首家无晶圆半导体公司的鼻祖，赛灵思通过不断应用尖端技术来长久保持它的行业领袖地位：赛灵思 是首家采用180nm、150nm、130nm、90nm和65nm工艺技术的企业，目前提供约占世界 90% 的高端 65nm FPGA产品。据 iSuppli 的统计数据，2007年它拥有世界51%以上的可编程器件市场份额。目前FPGA领域主要的供应商是赛灵思、Altera、Actel和Lattice。其中Altera和赛灵思主要生产一般用途FPGA，其主要产品采用RAM工艺。Actel 主要提供非易失性FPGA，产品主要基于反熔丝工艺和FLASH工艺。
由于赛灵思一直在FPGA开发领域方面拥有领先优势和最大份额，故本文主要介绍赛灵思公司的FPGA产品。
3.1.1 赛灵思主要产品介绍
目前赛灵思公司有两大类FPGA产品：Spartan类和Virtex类，前者主要面向低成本的中低端应用，是目前业界成本最低的一类FPGA；后者主要面向高端应用，属于业界的顶级产品。这两个系列的差异仅限于芯片的规模和专用模块上，都采用了先进的0.13 、90甚至65制造工艺，具有相同的卓越品质。
1．Spartan类FPGA
Spartan系列适用于普通的工业、商业等领域，目前主流的芯片包括：Spartan-2、Spartan-2E、Spartan-3、Spartan-3A、Spartan-3E以及最新的Spartan－6等种类。其中Spartan-2最高可达20万系统门，Spartan-2E最高可达60万系统门，Spartan-3最高可达500万门，Spartan-3A和Spartan-3E不仅系统门数更大，还增强了大量的内嵌专用乘法器和专用块RAM资源，具备实现复杂数字信号处理和片上可编程系统的能力。
(1)Spartan-2系列
Spartan-2在Spartan系列的基础上继承了更多的逻辑资源，达到更高的性能，芯片密度高达20万系统门。由于采用了成熟的FPGA结构，支持流行的接口标准，具有适量的逻辑资源和片内RAM，并提供灵活的时钟处理，可以运行8位的PicoBlaze软核，主要应用于各类低端产品中。其主要特点如下所示： 采用0.18 工艺，密度达到5292逻辑单元； 系统时钟可以达到200MHz； 采用最大门数为20万门，具有延迟数字锁相环； 具有可编程用户I/O； 具有片上块RAM存储资源；
Spartan-2系列产品的主要技术特征如下表所示。



表3-1 Spartan-2系列FPGA主要技术特征
(2)Spartan-2E系列
Spartan-2E基于Virex-E架构，具有比Spartan-2更多的逻辑门、用户I/O和更高的性能。赛灵思还为其提供了包括存储器控制器、系统接口、DSP、通信以及网络等IP核，并可以运行CPU软核，对DSP有一定的支持。其主要特点如下所示： 采用0.15工艺，密度达到15552逻辑单元； 最高系统时钟可达200MHz； 最大门数为60万门，最多具有4个延时锁相环； 核电压为1.2V，I/Q电压可为1.2V、3.3V、2.5V，支持19个可选的I/O标准； 最大可达288k的块RAM和221K的分布式RAM；
Spartan-2E系列产品的主要技术特征如下表所示。



表3-2 Spartan-2E系列FPGA主要技术特征
(3)Spartan-3系列
Spartan-3基于Virtex-II FPGA架构，采用90技术，8层金属工艺，系统门数超过5百万，内嵌了硬核乘法器和数字时钟管理模块。从结构上看，Spartan-3将逻辑、存储器、数学运算、数字处理器处理器、I/O以及系统管理资源完美地结合在一起，使之有更高层次、更广泛的应用，获得了商业上的成功，占据了较大份额的中低端市场。其主要特性如下： 采用90工艺，密度高达74880逻辑单元；最高系统时钟为340MHz； 具有的专用乘法器； 核电压为1.2V，端口电压为3.3V、2.5Ｖ、1.2V，支持24种I/O标准；高达520k分布式RAM和1872k的块RAM； 具有片上时钟管理模块(DCM)； 具有嵌入式Xtrema DSP功能，每秒可执行3300亿次乘加。
Spartan-3系列产品的主要技术特征如下表所示。



表3-3 Spartan-3系列FPGA主要技术特征