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FPGA產品

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1. Xilinx公司FPGA產品

Xilinx公司是FPGA芯片的發明者，因此是一家骨灰級的老牌FPGA公司，同時也是目前最大的可編程邏輯器件供應商之一，主要供應CPLD和FPGA兩種芯片，軟件集成開發環境為ISE，目前官方發布的最新版本為ISE 13。

就FPGA產品來說，Xilinx主打兩條產線，即面向高性能的Virtex系列FPGA和面向低成本的Spartan系列FPGA。目前Virtex已經出到了第7個系列，而Spartan最新的產品為6系列。

在目前Xilinx最新的7系列FPGA芯片中，除了號稱性能最高、容量最大、帶寬最寬的Virtex-7系列FPGA產品外，還有幾個系列的產品值得一提：

• Artix-7系列FPGA：號稱具有目前業界最低成本和最低功耗，適用于大批量應用，具有可編程靈活混合信號的功能，并且具有最小尺寸的封裝。
• Kintex-7系列FPGA：號稱具有目前業界最高性價比，適用于成本敏感型應用，與前一代高性能FPGA相比，性價比提高了一倍，功耗降低了一半。
• EasyPath-7系列FPGA：提供了面向Virtex-7系列FPGA的一種高速、無風險、成本削減方法。

2. Altera公司FPGA產品

Altera公司是可編程邏輯器件的發明者，是世界老牌的可編程邏輯器件廠家，因此在FPGA產品的生產方面，Altera同樣是骨灰級的。Altera的主供產品同樣是CPLD和FPGA，早期提供了MAX+PLUS軟件集成開發環境，不過隨著時間的推移，MAX+PLUS II逐漸被更強大的Quartus II集成開發環境所替代，目前官方發布的最新版本為Quartus II 11。

就FPGA產品來說，Altera同樣主打兩條產線，即面向高性能的Stratix系列FPGA和面向低成本的Cyclone系列FPGA。目前Stratix和Cyclone都已經出到第V個系列（注：與Xilinx采用阿拉伯數字編號不同，Altera采用羅馬數字進行編號）。

在目前Altera最新的V系列中，除了號稱性能最高、容量最大、帶寬最寬的Stratix V系列FPGA和號稱成本最低和功耗最低的Cyclone V系列FPGA外，還有一個在成本、功耗與性能間尋求均衡點的產品系列，即Arria V系列FPGA。

3. FPGA產品的工業等級簡介

FPGA產品的工業等級大概可分為四級：民用級、商業級、軍用級和宇航級。

• 民用級芯片：性能最低、容量最小，幾乎全球各地都能買到，主要用于一般應用。
• 商業級芯片：較民用級芯片性能高出很多，容量也增大不少，廣泛應用于各類電子行業。出于對FPGA廠商本國企業的保護，一些高端的商業級芯片很可能會對其他國家禁售。
• 軍用級芯片：性能最高、容量也最大，FPGA廠商一般僅為本國的軍方生產這種級別的FPGA芯片，其他國家一般沒有合法途徑得到這種級別的FPGA芯片。
• 宇航級芯片：性能和容量比民用級強很多，但比一些高端的商業級芯片或者軍用級芯片差一些。其主要特點是極強的抗輻射性，這樣在太空中才會少受“單粒子翻轉效應”的影響。由于太空是各國軍備競賽的最新領域，因此該級別的芯片也是對其他國家禁止售賣的。

4. FPGA產品的速度等級簡介

速度等級反映了一款芯片的性能。一般來說，速度等級越高，說明芯片內的邏輯延時和布線延時越小，那么我們設計的性能要求也就越容易達到，不過隨之付出的成本也就越大。

• 對于Xilinx的FPGA來說，速度等級一般有“-1”、“-2”、“-3”等，其中數字越大表示速度等級越高，同時芯片價錢也越貴。
• 對于Altera的FPGA來說，速度等級一般有“-6”、“-7”、“-8”等，其中數字越小表示速度等級越高、價錢越貴。

從上一節的分析，我們可以推出，速度等級越高的芯片，越有可能成為高端的商業級芯片或者軍用級芯片。

我們經常可以發現，同一個系列、同一個型號、同樣的封裝的同一款芯片卻有著好幾個速度等級，而且不同速度等級的同一款芯片之間的差價也很大。那么，到底這些不同速度等級的FPGA芯片是如何被生產出來的呢？是不是針對每一個不同的速度等級，FPGA廠商采用了不同的芯片版圖或者不同的制作工藝呢？如果你也有同樣的疑問，那么說明你想太多了，其實FPGA廠商才沒那么大的精力專門去做這些事。

FPGA芯片的速度等級在一定程度上跟鉆石的等級形成類似，雖然采用的版圖和工藝是一模一樣的，但是由于兩片硅片的質地不可能完全一樣，N井、P井等的注入工藝以及金屬導體的光刻工藝在實際操作的時候也難免有微弱的差別，因此這些芯片生產時的不確定性導致了生產出來的FPGA芯片在MOS管級的電路上會有微弱的阻值、感值或容值的不同。所以，即使同一批流片出來的FPGA芯片中也會有一些性能差別，更別提不同批次生產出來的同一款FPGA芯片了。

于是，FPGA廠商會對每次生產出來的FPGA芯片進行實際的性能測試，然后根據測試結果將它們標定開來，從而形成了速度等級。由于速度快的芯片在總產量中占的比率低，所以價錢自然就高。

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總結

本文介紹了FPGA產品的兩大主要供應商——Xilinx和Altera的FPGA產品特點，包括其主打的高性能和低成本系列。同時，詳細闡述了FPGA產品的工業等級和速度等級的劃分標準及其意義。工業等級從民用到宇航級，性能和可靠性逐級提升；速度等級則反映了芯片的延時和性能，速度越快的芯片成本越高。通過這些介紹，讀者可以更好地理解FPGA產品的分類和選擇依據。

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