來源：羅姆半導體社區

近幾年來，幾乎沒有電路設計工程師沒聽說過“FPGA”這個詞。作為能夠大幅提高生產性的可編程器件，逐漸被廣為熟知，FPGA工程師也在急劇增加。如今，我們每天都在接觸采用FPGA所制作出來的設備。

比如，在日常消費中，大家考慮購買的平板液晶等離子電視、硬盤錄像機，FPGA就是安裝在這些與音頻/視覺相關的產品中。除此之外，FPGA還廣泛應用于計算機、手機基站和通信基礎設施相關的設備。 但是，FPGA到底是什么呢？它的便利到底體現在哪些方面呢？很少人可以準確的回答些問題。

所謂FPGA，即"現場可編程門陣列"（Field Programmable Gate Array）。

一種開發者在短時間內利用個人電腦就可以在其上面實現自己想要的功能，而且可以多次重寫的廉價設備。事實上, FPGA已經得到了全球大多數用戶的支持。在2005年時，在isuppli提供的調查報告中顯示，ASIC和PLD (包含FPGA可編程產品) 的銷售量排名中，世界前五名里有兩個是FPGA供應商。在業界中，美國XILINX排名世界第一位，IBM排名世界第二位，美國Altera排名世界第四位。

FPGA的誕生背景

Xilinx首創了FPGA這一創新性的技術，并于1985年首次推出商業化產品“XC2000”。

當時的半導體器件以CMOS LSI為主流，相繼出現了大規模的邏輯系統。“門陣列”是當時將邏輯系統LSI化的最簡單方法。門陣列是指由半導體廠商準備出已經在硅片上形成了被稱為基本單元的邏輯門的母板，通過按照用戶希望的電路進行布線，在母板上形成電路的半客戶定制品芯片。雖然是ASIC（Application Specific Integrated Circuit）中設計和開發的成本和周期最短的，但仍需要幾個星期的開發時間。

另一方面，從PROM（Programmable Read Only Memory）派生出來的現場可編程器件PLA（Programmable Logic Array）得到廣泛應用。PLA為一個邏輯器件，用戶進行現場（應用領域）編程。PLA是以集成結構為特征的邏輯LSI，它能夠通過與PROM程序相同的設備，寫入連接信息。然后，EPROM和EEPROM之類的新設備相繼出現，因為實用且容易使用而廣受歡迎。然而，還是難以自由實現任意的大規模邏輯，它們都只能起到輔助作用。

在這樣的背景下出現的XC2000系列，是PLA領域第一款兼容現場可編程性和門陣列設計自由度的FPGA器件。通過將用戶設計的邏輯信息和布線信息加載到內置SRAM型存儲單元結構的存儲中，使回路按照設計作動。

在FPGA誕生的初期，計算機研究員是最先感受到FPGA的巨大優勢的。在此之前，要想實現一個新計算機體架構的設計想法，必須要開發一個ASIC作為原型，在面板上安裝很多個體積龐大的IC。但是，與這些需要投入巨大成本和精力的方式不同，一旦用戶創建了具有多個FPGA的原型板，就可以立即運行您設計的新架構。而且，修正和更改規格也變得輕松簡單。因此，許多新的架構應運而生因此，對可重構處理器的研究和對新FPGA架構的研究也開始蓬勃發展，在此之后，FPGA使用靈活，適用性強的特征在通信/圖像處理領域也大獲好評，并將其應用于路由器等通信網絡的各種設備中。

與ASIC的概念截然相反，FPGA的概念是在短時間能以低成本讓用戶得到想要的邏輯，這一概念得到了用戶的支持。然而，在FPGA發布初期，并沒有獲得業界人士的認同和支持。初期的FPGA實際集成度僅為門陣列的1/5，其原因是當時的設計工具無法充分利用器件特性進行設計。 如今，通過先進的半導體工藝技術，65/90nm這類的芯片提高了集成度，各種設計工具得到了發展，可以高集成度，高效率地進行設計。不過，我認為FPGA能夠普及的最大原因是它的價格。FPGA器件本身的價格已經降到了所有人都能接受的價格范圍內。

FPGA對電源的要求

選擇FPGA電源時，首要選擇標準之一是所要求的輸入工作電壓。其次應當檢查電流要求。在最終備選器件名單確定后，再對一些特性進行檢查，如工作頻率范圍、低電流模式省電量等，這樣設計人員就能確定最適合應用的器件。

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審核編輯 黃昊宇