可编程逻辑器件发展历史

可编程逻辑器件(prog ramm able logic device,PLD)件的功能不是固定不变的,它可根据用户的需要而进行改变,即由编程的方法来确定器件的逻辑功能。

可编程逻辑器件自 20 世纪 70 年代以来,经历了 PLA ( prog ram mable logicarray )、 PAL ( prog ramm able ar ray logic )、 GA L ( generic ar ray logic )、 CPLD(com plex prog ramm able logic device)/FPGA (field prog ram mable gate ar ray )几个发展阶段,其中 CPLD/FPGA 属高密度可编程逻辑器件,CPLD 和 FPGA 是 80年代中后期出现的,其特点是具有用户可编程的特性。 利用 CPLD/FPGA,电子系统设计工程师可以在实验室中设计出专用 IC,实现系统的集成,从而大大缩短了产品开发、上市的时间,降低了开发成本。 此外,CPLD/FPGA 还具有静态可重复编程或在线动态重构特性,使硬件的功能可像软件一样通过编程来修改,不仅使设计修改和产品升级变得十分方便,而且极大地提高了电子系统的灵活性和通用能力。 目前集成度已高达 200 万门/片,它将掩膜 ASIC 集成度高的优点和可编程逻辑器件设计生产方便的特点结合在一起,特别适合于样品研制或小批量产品开发,而当市场扩大时,它可以很容易地转由掩膜 ASIC 实现,因此开发风险也大为降低。

上述 ASIC 芯片,尤其是 CPLD/FPGA 器件,已成为现代高层次电子设计方法的实现载体。 下面是 PLD 器件发展的几个代表时期:

20 世纪 70 年代,出现熔丝编程结构 PROM 和 PLA;70 年代末,AMD 推出PAL 。

20 世纪 80 年代初,Lattice 推出 GA L 。

20 世纪 80 年代中期,Xilinx 推出 FPGA,Altera 推出 EPLD。

20 世纪 80 年代末,Lattice 提出 ISP 技术。

20 世纪 90 年代以后,出现 CPLD唱EPLD 改进型器件。

现在,由于 FPGA 技术的快速发展,FPGA 产品在逻辑密度、性能和功能上有了极大的提高,同时器件成本也大幅下降,可编程逻辑技术已经能与 ASIC(专用集成电路)和 ASSP(专用标准产品)争夺市场,并逐渐呈现出取代 ASIC 和 ASSP的趋势。

在 FPGA 进步的同时,ASIC 市场也发生了重大的变化。 传统 ASIC 供应商逐渐改变过去的通用 ASIC 战略,转而专注于开发满足特定应用的产品。 由于 FPGA提供更合理的成本和更高的性能,因而成功地取代了分立 TTL芯片的市场地位。FPGA在将存储器、PAL和UART 集成进单一芯片方面也取得了相当的成功。 最近FPGA 还被大量用作电路板上连接不同器件的“连接逻辑”器件。

在有线通信领域,FPGA 可以适应不断变化的标准。虽然独立 ASSP 供应商也想推出用于高赢利的数据通信和消费市场的解决方案,但他们会受到标准不断变化这一问题的干扰。 不断变化的标准使得 ASSP 供应商无法明确产品技术的未来发展方向,这使得人们不得不转向可编程 ASSP 方案。 采用 FPGA 这样的可编程ASSP 方案,设计人员可以任意选择所要的功能组合,并通过优化使产品达到最佳的性能。