電子世界的某些角落數(shù)年或數(shù)十年沒(méi)有重大的技術(shù)升級(jí)。無(wú)源電子元件就是一個(gè)很好的例子，因?yàn)橄?a target="_blank">電阻器這樣的設(shè)備無(wú)法從更多的性能或成本中拉出來(lái)，至少如果沒(méi)有材料革命。另一個(gè)是電池市場(chǎng)，那里的產(chǎn)品基本上已經(jīng)根據(jù)需求進(jìn)行了優(yōu)化。

然后還有嵌入式處理空間。沒(méi)錯(cuò)，邏輯。具體來(lái)說(shuō)，通用可編程邏輯。

2011年，Xilinx和Altera（現(xiàn)為Intel）分別發(fā)布了Artix-7和Cyclone V GT。這些器件中的每一個(gè)都包含不到 100K 的邏輯單元（Xilinx 器件為 50K，Cyclone V 器件高達(dá) 77K），但在從汽車(chē)子系統(tǒng)到工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備再到通信基礎(chǔ)設(shè)施的各種應(yīng)用中提供了 I/O 靈活性、邏輯和低功耗的完美組合。

然后，什么都沒(méi)有。近十年來(lái)，低功耗、通用、低于100K邏輯單元類(lèi)的FPGA沒(méi)有引入新器件。

為什么不呢？嗯，有幾個(gè)因素在起作用。首先，許多利用這些設(shè)備的終端系統(tǒng)都是按照“如果它沒(méi)有壞，就不要修理它”的口號(hào)生活的行業(yè)的長(zhǎng)生命周期部署。但主要原因是，兩大FPGA供應(yīng)商戰(zhàn)略性地從傳統(tǒng)的嵌入式市場(chǎng)轉(zhuǎn)型，在數(shù)據(jù)中心等環(huán)境中獲得更高利潤(rùn)的業(yè)務(wù)，這些環(huán)境需要具有100萬(wàn)個(gè)或更多邏輯單元的設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)工作負(fù)載加速等。

在沒(méi)有其他競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品的情況下，Artix-7和Cyclone V GT的尺寸，功耗，I / O速度，I / O密度和軟錯(cuò)誤率（SER）保持了多年的現(xiàn)狀。

改變CMOS是唯一不變的

當(dāng)然，即使在電子領(lǐng)域最靜態(tài)的部分，變化也是唯一不變的。最近，100K以下邏輯單元通用FPGA市場(chǎng)發(fā)生了變化，萊迪思半導(dǎo)體的Certus-NX產(chǎn)品線(xiàn)也發(fā)生了變化。

Certus-NX FPGA 提供 17K 到 40K 邏輯單元，并且與前面提到的替代方案一樣，包括硬化的 5 Gbps PCIe 通道。但是，盡管萊迪思器件在這些參數(shù)上具有可比性，甚至包括更少的RAM和更少的DSP乘法器，但它們的差分I/O速度提高了70%，I/O密度提高了兩倍，功耗降低了4倍。

它們的尺寸也大約是一半，尺寸僅為 6 毫米 x 6 毫米。

Certus-NX 器件通過(guò)摩爾定律的技巧實(shí)現(xiàn)了這些性能和效率提升。雖然萊迪思、英特爾和賽靈思 FPGA 均在 28 nm 節(jié)點(diǎn)上制造，但 Certus-NX 平臺(tái)采用完全耗盡絕緣體上硅 （FD-SOI） 工藝技術(shù)，其寄生電容低于體 CMOS。這允許體偏置，或者通過(guò)將可編程電壓穿過(guò)晶體管下方的氧化物絕緣層來(lái)使晶體管更具性能或功率效率。

盡管FD-SOI使用了已經(jīng)建立的制造技術(shù)，但它產(chǎn)生的芯片尺寸更小，并且比標(biāo)準(zhǔn)CMOS具有更高的可靠性。該技術(shù)幾乎消除了SRAM中的SER，這使得Certus-NX器件的平均故障間隔時(shí)間（MTBF）是競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的150倍以上。

為了進(jìn)步而進(jìn)步

Certus-NX 的其他現(xiàn)代化包括支持 ECDSA 加密算法、3 ms I/O 配置和 14 ms 設(shè)備配置，所有這些都與上述節(jié)能相結(jié)合，為連接和電池供電的設(shè)備提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

但同樣重要的是，無(wú)論是傳統(tǒng)部署還是新安裝，尺寸、性能、可靠性和功耗改進(jìn)也代表了傳統(tǒng)嵌入式應(yīng)用向前邁出的重要一步。讓我們不要忘記這些系統(tǒng)的全球足跡，讓為了進(jìn)步而進(jìn)步給我們留下沒(méi)有創(chuàng)新的十年。

審核編輯：郭婷