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2.1.4 从可编程器件发展看FPGA未来趋势

可编程逻辑器件的发展历史可编程逻辑器件的发展可以划分为4个阶段，即从20世纪70年代初到70年代中为第1段，20世纪70年代中到80年代中为第2阶段，20世纪80年代到90年代末为第3阶段，20世纪90年代末到目前为第4阶段。

第1阶段的可编程器件只有简单的可编程只读存储器(PROM)、紫外线可擦除只读存储器(EPROM)和电可擦只读存储器(EEPROM)3种，由于结构的限制，它们只能完成简单的数字逻辑功能。

第2阶段出现了结构上稍微复杂的可编程阵列逻辑(PAL)和通用阵列逻辑(GAL)器件，正式被称为PLD，能够完成各种逻辑运算功能。典型的PLD由“与”、“非”阵列组成，用“与或”表达式来实现任意组合逻辑，所以PLD能以乘积和形式完成大量的逻辑组合。

第3阶段赛灵思和Altera分别推出了与标准门阵列类似的FPGA和类似于PAL结构的扩展性CPLD，提高了逻辑运算的速度，具有体系结构和逻辑单元灵活、集成度高以及适用范围宽等特点，兼容了PLD和通用门阵列的优点，能够实现超大规模的电路，编程方式也很灵活，成为产品原型设计和中小规模(一般小于10000)产品生产的首选。这一阶段，CPLD、FPGA器件在制造工艺和产品性能都获得长足的发展，达到了0.18 工艺和系数门数百万门的规模。

第4阶段出现了SOPC和SOC技术，是PLD和ASIC技术融合的结果，涵盖了实时化数字信号处理技术、高速数据收发器、复杂计算以及嵌入式系统设计技术的全部内容。赛灵思和Altera也推出了相应SOCFPGA产品，制造工艺达到65nm ，系统门数也超过百万门。并且，这一阶段的逻辑器件内嵌了硬核高速乘法器、Gbits差分串行接口、时钟频率高达500MHz的PowerPC™微处理器、软核MicroBlaze、Picoblaze、Nios以及NiosII，不仅实现了软件需求和硬件设计的完美结合，还实现了高速与灵活性的完美结合，使其已超越了ASIC器件的性能和规模，也超越了传统意义上FPGA的概念，使PLD的应用范围从单片扩展到系统级。未来，赛灵思高层透露，该公司正在研制采用全新工艺的新型FPGA，这种FPGA将集成更大的存储单元和其他功能器件，FPGA正向超级系统芯片的方向发展！2月5日，赛灵思发布了采用40nm和45nm的Spartan－6和Virtex－6 FPGA系列，并开启了目标设计平台这一新的设计理念，相信FPGA的应用会得到更大的发展！