14nm的FPGA需要什么樣的電源管理IC？

FPGA從誕生時只包含64個邏輯模塊和85000個晶體管，門數(shù)量不超過1000個，到如今晶體管個數(shù)超過10億個，門的數(shù)量已經(jīng)達到千萬級，結(jié)構(gòu)變得越來越復(fù)雜，集成融合的模塊和功能也越來越多，其制造工藝也從原來的2μm，演進到了目前的20nm，甚至14nm。現(xiàn)在的FPGA不僅僅是一個邏輯器件，它現(xiàn)在更加像一個平臺，在一個FPGA中常常會包含有數(shù)字信號處理、嵌入式處理、高速串行和其他高端技術(shù)模塊。那么，這樣的FPGA需要什么樣的電源管理IC來與之配合呢？

“如何給功能越來越多，性能越來越高，工藝越來越先進的FPGA供電，確實是一個非常具有挑戰(zhàn)性的問題。”Altera公司電源業(yè)務(wù)部市場總監(jiān)Mark Davidson表示，“采用14nm工藝的FPGA會具有更高的性能，相應(yīng)地也會需要更加高性能的電源與之匹配。而且14nm的FPGA對電源的要求更加苛刻，對電源精度的要求更高，如果電壓范圍超過了規(guī)范的要求，就有可能會使FPGA失效，甚至可能會燒壞。再加上從事FPGA開發(fā)的工程師一般都比較擅長數(shù)字電路方面的設(shè)計開發(fā)，而對模擬電源方面的專業(yè)知識可能會顯得有些不足。因此，為了幫助客戶解決這些挑戰(zhàn)和簡化設(shè)計，我們在今年5月份時收購了Enpirion電源公司，以開發(fā)使用方便、高效、全面的電源解決方案。”

12月初，Altera推出了收購Enpirion后的首個電源優(yōu)化FPGA參考設(shè)計。據(jù)Mark介紹，該解決方案在系統(tǒng)方面具有很多優(yōu)勢：引腳布局減小了50%；功耗降低了35%；由于控制環(huán)帶來的優(yōu)異的瞬變性能，F(xiàn)PGA的去耦合體電容的使用減少了50%；該方案具有低噪聲和低紋波的優(yōu)勢，可以高效地為收發(fā)器和PLL供電；另外它還在減少元器件數(shù)量的同時，還提高了系統(tǒng)的可靠性，降低了生命周期成本。

圖1：Cyclone V SoC參考設(shè)計。

Mark強調(diào)了收購一家電源企業(yè)比與電源企業(yè)合作有更多的好處。一般大的電源公司的電源器件會有很多不同的應(yīng)用領(lǐng)域，他們不會也不可能把全部的精力投入到FPGA領(lǐng)域。而Altera會更加關(guān)注電源器件在FPGA方面的應(yīng)用。他表示，“收購Enpirion，我們成為一個公司后，可以集合電源、FPGA系統(tǒng)工程，以及電路板布局、信號完整性領(lǐng)域的所有專家，共同開發(fā)出一個更好的解決方案。”

未來，Altera甚至可能會利用Enpirion公司在電源方面的技術(shù)，將電源模塊集成進FPGA內(nèi)部，從而簡化FPGA系統(tǒng)開發(fā)工程師的開發(fā)過程。