利用带有集成设计软件的FPGA进行ASIC原型开发

 
    系统设计人员可以有多种途径实现最具成本效益的芯片解决方案，为得到最佳的产品收益，必须考虑终端产品的产量、开发成本和及时面市等因素。 

    设计工程师通常采用ASIC技术为高性价比、大批量产品开发提供高性能低成本的器件。但是如果设计人员希望产品在其生命周期中能够具有很大的灵活性，实现更有效的成本控制，那么现场可编程门阵列（FPGA）和结构化ASIC则是更有利的设计选择。 

    在过去，由于流片失败或设计规则改变导致的产品重制使ASIC产品开发成本不断增加。产品推迟上市进一步提高了开发成本，影响了产品实现计划。The ASIC居高不下的总体拥有成本要求较大的产量才能实现有效的投资收益。 

    不断减小的工艺尺寸进一步增加了产品成本——一个新的标准单元90nm工艺节点ASIC设计在实现第一批器件之前，其开发成本会高达3千万美金。这样，收支平衡的时间被拉长了，从而对产品业务模型造成不利的影响。 

    FPGA和结构化ASIC：实现产品生命周期的最大化 
    与标准单元ASIC相比，FPGA能够加快产品面市时间，提供更灵活的设计，降低设计和制造成本以及开发风险。FPGA使设计人员可以在实际应用中对设计进行测试，而不必担心存在大的流片成本。在整个设计过程中，都可以使用相同的FPGA进行设计修改——这种低成本对标准单元ASIC是无法实现的。 

    在原型设计阶段可以采用高端FPGA进行开发、测试和最初的产品规划。设计人员采用These FPGA能够以最低的成本提高其设计效率，在产品应用前期验证其功能，从而降低成本，使产品及时面市。与标准单元ASIC设计不同，工程师可以在生产出样片之前，在FPGA中快速实现其设计，开发整个系统。工程师还可以利用FPGA以系统运行速度在系统内验证设计功能。 

    拥有成本要求较大的产量才能实现有效的投资收益。FPGA是小批量早期产品的理想解决方案。但是，一个完整的设计在进行批量生产时往往需要多种功能a c：更低的成本、功耗和更高的性能。已经经过了早期应用阶段还没有实现大批量生产的终端产品具有独特的成本模型：虽然FPGA不存在流片成本，但是这些设计同样需要低成本FPGA所不能提供的更强大功能。 

    结构化ASIC在实现大批量产品方面比标准单元ASIC具有更低的风险，而且，在功耗、时钟性能和内核密度方面比FPGA更具优势。 

    结构化ASIC填补了标准单元ASIC和FPGA之间的空白，它具有较低的单元成本和较短的开发周期。结构化ASIC能够提供标准单元ASIC那样的性能和功耗，单元成本要比FPGA低一个数量级，其总体开发成本非常低。从芯片的角度看，结构化ASIC非常类似FPGA——带有预定义逻辑门、存储器、时钟网络、I/O资源的预加工基本阵列。这些阵列预加工到一定阶段，留做以后的定制应用。定制设计可以利用顶部的几个金属层在这些基本阵列上实施，从而生成ASIC。 

    一些结构化ASIC仍旧需要较长的设计验证和仿真时间来发现设计中的问题，甚至在原型生产出来之前还无法完全验证设计的有效性。这些器件同样具有产品重制的风险，以及开发周期较长、产品进度缓慢和高成本的缺点。 

    实现灵活的无缝移植 
    结构化ASIC所缺少的流程是原型到产品的设计过程，该过程使设计人员能够在已有设计环境下尽量缩短产品面市时间，设计一旦定型后，就可以移植为结构化ASIC，实现大批量生产。 

    Altera的HardCopy®设计过程具有其独特的方案。工程师在前端使用FPGA，可以利用业内标准软件来生成、测试和验证其设计，然后将其交给Altera进行HardCopy结构化ASIC实施。这种设计过程支持FPGA到结构化ASIC引脚兼容的无缝移植。设计人员不必重新设计电路板或者重新开发、验证系统，从而节省了大量的成本和开发时间。而且，该过程极大的减小了设计人员的开发风险——由于系统在委托给Altera之前，经过了完整的测试和验证，Altera能够保证FPGA到HardCopy结构化ASIC的有效移植。设计人员无需等待标准单元ASIC芯片面市，就可以针对最有可能成功的大批量产品，在FPGA中进行功能测试，开发多种设计。 

    Altera的设计工具和方法在半导体业界第一次使设计人员能够在设计开始阶段就将目标锁定在结构化ASIC上。工程师能够使用相同的设计环境来开发an FPGA和a HardCopy结构化®ASIC，以最小风险将设计从一个器件无缝移植到另一个器件。通过FPGA实现原型和早期产品验证后，就可以将设计移植到HardCopy结构化ASIC中进行批量生产。一旦实现产品批量销售，以及产品即将退出市场时，FPGA还可以用来完善最后的产品，避免过多的库存。而且，在产品大量销售阶段，可重新利用FPGA更新设计，满足新标准的要求，测试市场新功能，或者为专用工程项目定制设计。由于HardCopy结构化ASIC与FPGA原型引脚兼容、功能等价，因此甚至可以在HardCopy器件插槽中使用现有的FPGA进行设计，以满足各种功能需求。 

    Altera的FPGA和HardCopy结构化ASIC技术所具有的这些灵活性，使设计人员在产品周期中能够进行严格的成本控制，估算HardCopy器件的性能和功耗，根据需要优化其设计。 

    结论 
    在系统设计人员的多种方案选择中，原型到产品的无缝移植——设计前端采用FPGA，而采用结构化ASIC技术实现量产——是标准单元ASIC的替代方案，其开发速度更快、风险更低。在无缝移植中结合使用FPGA原型和a结构化ASIC是最高效的设计方案，它可以确保产品开发成功，实现当今ASIC设计人员的终极目标。