做好功耗和成本优化，中小FPGA公司在中等密度市场还有机会

相对于通用 MCU 和专用 SoC，FPGA 除了具有灵活的可编程性这一大优势之外，还有两个绕不开的劣势，那就是贵和功耗高。因此 FPGA 厂商也在降功耗、减成本的道路上一直孜孜不倦，可见 FPGA 的强势发力应用领域基本都在工业、航天、国防这些对成本和功耗不是很敏感的高端领域。加上 FPGA 在软件及专利方面设有层层技术壁垒，大部分市场都被几家国际大厂商垄断，其它厂商似乎很难再插足进去。

然而纵观中等密度市场，客户也希望出现第三家公司提供性价比更高的产品，从而提高和大厂商的议价权。因此，如果做好功耗和成本优化，中小 FPGA 厂商还有望抓住客户的痛点，满足其需求，拿到更多市场份额。

美高安森美在 FPGA 行业积累 30 年，看到了中等密度市场的机会，最近推出了 PolarFire FPGA 系列，PolarFire 的寓意是“高性能低功耗”。美高森美公司系统级芯片产品组副总裁兼业务部经理 Bruce Weyer 表示，“PolarFire FPGA 不仅具备了非易失性 FPGA 的全部优点，还凭借 10G 收发器、先进 I/O、安全性和 DSP 能力，向用户提供具有比 SRAM FPGA 更佳功耗和成本的解决方案，这在业界属于首次。对于通信基础设施市场中的接入部分，OEM 厂商努力帮客户带来更多带宽，同时降低资本支出 / 运营支出，而电力和物料单(BOM)成本是达成该目标的两个关键因素，PolarFire FPGA 低成本低功耗的优势对其非常有利。”

美高森美公司系统级芯片产品组副总裁兼业务部经理 Bruce Weyer

多方面帮户客户实现最佳成本优化
随着工艺的不断发展，FPGA 厂商更愿意采用最新的 20nm、16nmFinFET 工艺降低功耗，获得客户青睐，然而对于中等密度 FPGA 市场来说，成本是一个最大的痛点。美高森美与 Cypress 合作，针对 PolarFireFPGA，优化了其专有的 SONOS 工艺。相比传统的闪存技术，SONOS 让非易失性存储组件能有效降低成本，并使用更小的电荷泵，较小的电荷泵带来了更灵活的设计和更小的裸片。另外，美高森美还选择了对中等密度 FPGA 有着最高性价比的 28nm 工艺节点，进而也降低了芯片成本。

在密度优化方面，一般 FPGA 厂商通过伸缩性架构满足数百万 LE 密度，然后瀑布式向下裁剪出中等规模器件，这样做效率低下，价格昂贵。PolarFire FPGA 采用了优化的中等密度 / 中带宽架构，只专注于 500LE 密度以下的市场应用，虽然无法做到全面覆盖，但是这种架构适合于其较小带宽处理需求，最终得到更低的功耗和 TCO。

一般 FPGA 厂商只有高端产品才具有收发器、高速 I/O 和安全性方面的增值特性，但 PolarFire FPGA 具有中等带宽应用所需的 12.7G 收发器性能，GPIO 提供了 1000BaseXGbE 和 SGMII 能力，允许聚合多个通路的 GbE，其具有高端安全功能包括 DPA 防范和来自 AthenaCorporation 的一颗高性能安全处理器。

功耗最低的中等密度 FPGA
通过测试对比，PolarFire FPGA 比同类中等密度产品功耗降低 50%。这是如何做到的？Bruce Weyer 解释，“主要有三点：第一，非易失性 FPGA 的漏电量平均比 SRAMFPGA 低 10 倍；第二，专注于针对 12.7Gbps 传送速率实现最优的裸片尺寸和功耗，相比竞争产品，PolarFire 收发器的面积和功耗效率要高出 2 倍至 2.5 倍；第三，独有的深度睡眠模式 Flash*Freeze，采用了非易失性技术，电路可以立即唤醒，对于 SRAM 器件初始化消耗大量电流，Flash*Freeze 具有同级最佳待机功耗。”

“通过降低功耗，可以降低运营成本，如增加热冗余度，可以提供计算能力，适应无风扇的应用，无需或仅适用小型散热片。”Bruce Weyer 补充。

打破软件技术壁垒
中小 FPGA 厂商如果想打入这个市场，软件是最大的技术壁垒，市面上能够自主设计芯片并自主开发软件的公司少之又少。美高森美针对 PolarFire FPGA 做了 Libero SoC 设计套件，向用户提供了全面并且易于学习使用和采纳的开发工具。该套件集成了行业标准工具(SynopsysSynplifyPro 综合和 MentorGraphicsModelSim 仿真)，采用了与竞争对手类似的设计流，提供了同级最佳的约束条件管理、调试能力和安全生产编程特性。这些工具为客户提供了更方便的迁移路径，带来了明显的高生产率。

Bruce Weyer 总结，“采用 PolarFire FPGA，客户不仅降低功耗和成本，而且采用中等密度的产品就可以实现市面上高端产品所具有的功能，如安全性和可靠性。”

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