随着量产型低成本FPGA(如Altera的CyClone系列和Xilinx的Spartan系列)的价格趋近3美元左右，FPGA不仅开始在消费电子市场上挑战传统的固定功能ASIC的地位，而且也开始向工业用便携式应用市场渗透。

图1：显示了Spartan器件在该系列推出不同版本的过程中单位成本的下降。

        面向低成本便携式系统应用的第一批 FPGA 是在20世纪90年代末期出现在市场上的。在此之前，这一市场一直让位给标准的固定功能器件。一开始，对于此类低成本应用，FPGA通常并不是成本最低的解决方案。然而，由于其能够快速且容易地集成各种分离的逻辑器件，与替代方案相比，占用较少的电路板空间，且多数情况下会更省电，因此FPGA很快就开始进入许多消费和工业市场。

        但是，随着可编程器件由内核限制(core-limited)变为引线限制(pad-limited)，成本公式开始向有利于FPGA的方向倾斜。当管芯尺寸完全由所需I/O引线的数目决定而不是由内核的逻辑数量决定时，就出现了引线限制。这种情况发生时，可编程性的布线开销对管芯尺寸将不会再有太大影响，从而对器件成本也不会再有太大影响。

        许多标准器件(如ASSP和ASIC等)出现引线限制现象已经有一段时间了。当工艺尺寸小于0.5μ时，在一些较小的FPGA器件上，第一次遇到了引线限制问题。

        如今，低成本FPGA正以基于90nm工艺技术实现的领先架构引领工艺曲线。沿着工艺曲线的稳步前进，加上在更大尺寸晶片上越来越高的成品率，使得 FPGA 成本大为降低。根据我们的计算，低成本FPGA中每1000个逻辑单元(可编程器件中逻辑容量的一种标准测量方法)的成本自1998年以来已经下降了30倍。

        降低的器件成本，加上可编程性固有的吸引力，意味着许多系统设计人员在进行设计决策时将会认真地在FPGA方案与固定功能分离器件方案之间进行评估。同时随着成本的继续下降，现在FPGA正在从成本及设计易用性、占用面积和功耗等方面取代各种分离逻辑和其他标准产品。

        最新一代的低成本FPGA器件系列还包含了平台特性：对可提供高速DSP功能的嵌入式8位及32位处理器、嵌入式乘法器的支持，对差分信号、精密系统时钟资源的内置支持等等。利用这些特性可实现更高的系统集成度，从而为系统设计师提供潜在系统成本和功耗节省。

        本文详细描述了低成本FPGA器件的一些发展趋势，并给出了一个系统设计示例，说明在一个低成本FPGA内实现的逻辑集成节省了BOM成本，从而使设计更容易，功率特性更好。

图2：Spartan系列低成本FPGA单位成本的下降

低成本FPGA的发展趋势

        低成本FPGA刚推出时是以较低的成本提供基本的可编程逻辑结构功能性(剥去所有高级功能性)。目的是要利用现有市场的价格弹性，切入更新的高批量市场。一开始，低成本FPGA在架构和工艺两方面均与其相对应的高端FPGA系列十分相似。

        当这种产品类别开始进一步为市场所接受时，低成本FPGA已开发了自己特有的架构和特性集。最新的低成本FPGA甚至采用了最先进的90nm工艺技术，以提供最低的单位成本。这些 FPGA 系列已经整合了平台特性，允许以最低的成本集成复杂DSP、内存控制、复杂时钟和处理功能。

        这些新型FPGA系列所提供的低价格点可使用器件单位成本和单个实现功能的成本来测算。

        单个实现功能的成本假设了器件单位成本，还假设了设计者能够利用大部分剩下的器件逻辑实现系统功能。无论这种假设是否成立，当考虑在价格敏感应用中使用FPGA进行核心数据处理功能时，功能成本都是一个重要的指标。

        赛灵思公司推出的最新低成本FPGA系列(Spartan-3E系列)可以标准产品价格实现微处理器、微控制器和数字信号处理功能，包括实际成本为0.48美元的32位MicroBlaze嵌入式处理器，实际成本不到0.10美元的8位PicoBlaze