零功耗或是非零功耗:这是一个问题
在构建最终的低功耗应用的过程中,拥有出色的基础技术只是万里长征第一步。我们需要采用这一技术,将其置于匹配您的设计的完美器件中,此外,可能还需要一定数目的I/O、逻辑门 、时钟资源、 SRAM以及 FIFO。因此,Actel针对各种需求,或至少是针对具代表性的需求开发出一系列器件。
鉴于功率至关重要,我们就由此开始。IGLOO器件从3万门起,静态电流仅为4 µA,工作电压1.2V。ProASIC3L系列针对更快的性能,仍然通过内置低功耗功能来提供功耗和性能的平衡。ProASIC3系列是用于更高处理能力的高速系列,仍受益于我们的低功耗 Flash 技术。这在特定领域或特定应用中意义重大。我们一直在谈论如何取代您原有的FPGA,且让我们为您一一分析。
低密度器件 — Actel 和 "零功耗" MAX® IIZ之比较
如果您目前使用MAX II,让我们假设您的下一步是升级到新的MAX IIZ器件。我们的同类部件是3万门IGLOO器件。
| LE(逻辑单元) | 最大用户I/O | 电压源 | 待机电流 | 功率 | |
|---|---|---|---|---|---|
| AGL030 | 341 | 81 | 1.2 V | 4 µA | 5 µW |
| EPM240Z | 240 | 80 | 1.8 V | 29 µA | 52 µW |
从上面的数据表看出,相比"零功耗" MAX IIZ 器件,IGLOO的逻辑单元多出40%,功率却低至其十分之一。此外,IGLOO FPGA的核心工作电压是1.2V,动态功耗也大幅降低。
中等密度器件 — Actel与 Spartan™-3 或Cyclone® III之比较
在这个例子中,所有器件的工作电压都是1.2V,故比较10,000个逻辑单元的基本功耗。
Cyclone III 和Spartan-3AN器件的待机耗电量比IGLOO器件高出几百倍,动态功耗高出2-3倍,均不适合功率敏感应用。在电池供电应用设备中,采用IGLOO FPGA可以延长电池寿命达10倍甚至20倍。
| 待机耗电量 | 100 MHz下的动态电量 | |
|---|---|---|
| AGL1000 | 0.148 mW | 94 mW |
| EP3C16 | 42 mW | 161 mW |
| XC3S700AN | 96 mW | 254 mW |
低功耗模式更进一步
许多FPGA供应商都宣称其产品具有低功耗工作模式,但极少名副其实。Actel着眼于ProASIC3技术,从工程师的角度出发,考虑器件处于静态模式时工程师的真正需求。Flash*Freeze 技术和IGLOO系列正是基于这种努力开发出来的。利用单个引脚,该器件可以进入Flash*Freeze模式并立即掉电。内部时钟自动关断,输入继续触发,低功耗可控。其它销售商声称,利用单引脚控制,若能够阻止I/O触发,可实现数微安培的耗电量。不过,若您知道必需用方法来禁用每一个引脚,这就不算是真正的单引脚控制。进入Flash*Freeze模式只需不到1µs的时间,而竞争产品进入类似模式需要250µs。在Actel,我们选择认真解决功耗问题而不是试图向市场伪造虚假的低功耗模式。Actel提供真正的功率智能器件。这一系列产品的门密度从3万到300万不等。器件选择包括1 到 6个PLL、SRAM和FIFO、板上用户 Flash、灵活的时钟网络、4x4 mm封装,以及620个用户I/O。

