14nm的FPGA需要什么样的电源管理IC？

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FPGA从诞生时只包含64个逻辑模块和85000个晶体管，门数量不超过1000个，到如今晶体管个数超过10亿个，门的数量已经达到千万级，结构变得越来越复杂，集成融合的模块和功能也越来越多，其制造工艺也从原来的2μm，演进到了目前的20nm，甚至14nm。现在的FPGA不仅仅是一个逻辑器件，它现在更加像一个平台，在一个FPGA中常常会包含有数字信号处理、嵌入式处理、高速串行和其他高端技术模块。那么，这样的FPGA需要什么样的电源管理IC来与之配合呢？
         
        “如何给功能越来越多，性能越来越高，工艺越来越先进的FPGA供电，确实是一个非常具有挑战性的问题。”Altera公司电源业务部市场总监Mark Davidson表示，“采用14nm工艺的FPGA会具有更高的性能，相应地也会需要更加高性能的电源与之匹配。而且14nm的FPGA对电源的要求更加苛刻，对电源精度的要求更高，如果电压范围超过了规范的要求，就有可能会使FPGA失效，甚至可能会烧坏。再加上从事FPGA开发的工程师一般都比较擅长数字电路方面的设计开发，而对模拟电源方面的专业知识可能会显得有些不足。因此，为了帮助客户解决这些挑战和简化设计，我们在今年5月份时收购了Enpirion电源公司，以开发使用方便、高效、全面的电源解决方案。”
       
        12月初，Altera推出了收购Enpirion后的首个电源优化FPGA参考设计。据Mark介绍，该解决方案在系统方面具有很多优势：引脚布局减小了50%；功耗降低了35%；由于控制环带来的优异的瞬变性能，FPGA的去耦合体电容的使用减少了50%；该方案具有低噪声和低纹波的优势，可以高效地为收发器和PLL供电；另外它还在减少元器件数量的同时，还提高了系统的可靠性，降低了生命周期成本。
       
        图1：Cyclone V SoC参考设计。
       
        Mark强调了收购一家电源企业比与电源企业合作有更多的好处。一般大的电源公司的电源器件会有很多不同的应用领域，他们不会也不可能把全部的精力投入到FPGA领域。而Altera会更加关注电源器件在FPGA方面的应用。他表示，“收购Enpirion，我们成为一个公司后，可以集合电源、FPGA系统工程，以及电路板布局、信号完整性领域的所有专家，共同开发出一个更好的解决方案。”
       
        未来，Altera甚至可能会利用Enpirion公司在电源方面的技术，将电源模块集成进FPGA内部，从而简化FPGA系统开发工程师的开发过程。