可编程逻辑器件的发展历程及概述
发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:439
当今社会是数字化的社会，是数字集成电路广泛应用的社会。数字集成电路本身在不断地进行更新换代。它由早期的电子管、晶体管、小中规模集成电路、发展到超大规模集成电路(vlsic，几万门以上)以及许多具有特定功能的专用集成电路。但是，随着微电子技术的发展，设计与制造集成电路的任务已不完全由半导体厂商来独立承担。系统设计师们更愿意自己设计专用集成电路(asic)芯片，而且希望asic的设计周期尽可能短，最好是在实验室里就能设计出合适的asic芯片，并且立即投入实际应用之中，因而出现了现场可编程逻辑器件(fpld)，其中应用最广泛的当属现场可编程门阵列(fpga)和复杂可编程逻辑器件(cpld)。 早期的可编程逻辑器件只有可编程只读存贮器(prom)、紫外线可按除只读存贮器(eprom)和电可擦除只读存贮器(eeprom)三种。由于结构的限制，它们只能完成简单的数字逻辑功能。 其后，出现了一类结构上稍复杂的可编程芯片，即可编程逻辑器件(pld)，它能够完成各种数字逻辑功能。典型的pld由一个“与”门和一个“或”门阵列组成，而任意一个组合逻辑都可以用“与一或”表达式来描述，所以， pld能以乘积和的形式完成大量的组合逻辑功能。 这一阶段的产品主要有pal(可编程阵列逻辑)和gal(通用阵列逻辑)。 pal由一个可编程的“与”平面和一个固定的“或”平面构成，或门的输．出可以通过触发器有选择地被置为寄存状态。 pal器件是现场可编程的，它的实现工艺有反熔丝技术、eprom技术和eeprom技术。还有一类结构更为灵活的逻辑器件是可编程逻辑阵列(pla)，它也由一个“与”平面和一个“或”平面构成，但是这两个平面的连接关系是可编程的。 pla器件既有现场可编程的，也有掩膜可编程的。 在pal的基础上，又发展了一种通用阵列逻辑gal (generic array logic)，如gal16v8,gal22v10 等。它采用了eeprom工艺，实现了电可按除、电可改写，其输出结构是可编程的逻辑宏单元，因而它的设计具有很强的灵活性，至今仍有许多人使用。 这些早期的pld器件的一个共同特点是可以实现速度特性较好的逻辑功能，但其过于简单的结构也使它们只能实现规模较小的电路。 典型的pld的部分结构（实现组合逻辑的部分） 为了弥补这一缺陷，20世纪80年代中期。 altera和xilinx分别推出了类似于pal结构的扩展型 cpld(complex programmab1e logic dvice)和与标准门阵列类似的fpga(field programmable gate array)，它们都具有体系结构和逻辑单元灵活、集成度高以及适用范围宽等特点。 这两种器件兼容了pld和通用门阵列的优点，可实现较大规模的电路，编程也很灵活。与门阵列等其它asic(application specific ic)相比，它们又具有设计开发周期短、设计制造成本低、开发工具先进、标准产品无需测试、质量稳定以及可实时在线检验等优点，因此被广泛应用于产品的原型设计和产品生产(一般在10,000件以下)之中。几乎所有应用门阵列、pld和中小规模通用数字集成电路的场合均可应用fpga和cpld器件。 （注：不同厂家的叫法不尽相同，xilinx把，基于查找表技术，sram工艺，要外挂配置用的eeprom的pld叫fpga；把基于乘积项技术，flash（类似eeprom工艺）工艺的pld叫cpld; altera 把自己的pld产品:max系列（乘积项技术，eeprom工艺）,flex系列（查找表技术，sram工艺）都叫作cpld,即复杂pld(complex pld),由于flex系列也是sram工艺,基于查找表技术，要外挂配置用的eprom,用法和xilinx的fpga一样，所以很多人把altera的felx系列产品也叫做fpga.）
（右图：8寸硅晶片，每一个小方格经过切割，封装后就是一片芯片） | ||
fpga／cpld 概述 fpga(现场可编程门阵列)与 cpld(复杂可编程逻辑器件)都是可编程逻辑器件，它们是在pal,gal等
|
公网安备44030402000607
