電源管理IC如何為14nm FPGA供電？

FPGA從誕生時(shí)只包含64個(gè)邏輯模塊和85000個(gè)晶體管，門數(shù)量不超過1000個(gè)，到如今晶體管個(gè)數(shù)超過10億個(gè)，門的數(shù)量已經(jīng)達(dá)到千萬級(jí)，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(jìn)到了目前的20nm，甚至14nm?，F(xiàn)在的FPGA不僅僅是一個(gè)邏輯器件，它現(xiàn)在更加像一個(gè)平臺(tái)，在一個(gè)FPGA中常常會(huì)包含有數(shù)字信號(hào)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(jìn)的FPGA供電，確實(shí)是一個(gè)非常具有挑戰(zhàn)性的問題。”Altera公司電源業(yè)務(wù)部市場(chǎng)總監(jiān)Mark Davidson表示，“采用14nm工藝的FPGA會(huì)具有更高的性能，相應(yīng)地也會(huì)需要更加高性能的電源與之匹配。而且14nm的FPGA對(duì)電源的要求更加苛刻，對(duì)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(huì)使FPGA失效，甚至可能會(huì)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(jì)開發(fā)，而對(duì)模擬電源方面的專業(yè)知識(shí)可能會(huì)顯得有些不足。因此，為了幫助客戶解決這些挑戰(zhàn)和簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，我們?cè)诮衲?月份時(shí)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(gè)電源優(yōu)化FPGA參考設(shè)計(jì)。據(jù)Mark介紹，該解決方案在系統(tǒng)方面具有很多優(yōu)勢(shì)：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(shì)，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(shí)，還提高了系統(tǒng)的可靠性，降低了生命周期成本。

Mark強(qiáng)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(huì)有很多不同的應(yīng)用領(lǐng)域，他們不會(huì)也不可能把全部的精力投入到 FPGA領(lǐng)域。而Altera會(huì)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(gè)公司后，可以集合電源、FPGA系統(tǒng)工程，以及電路板布局、信號(hào)完整性領(lǐng)域的所有專家，共同開發(fā)出一個(gè)更好的解決方案。”

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