電子世界的某些角落數年或數十年沒有重大的技術升級。無源電子元件就是一個很好的例子，因為像電阻器這樣的設備無法從更多的性能或成本中拉出來，至少如果沒有材料革命。另一個是電池市場，那里的產品基本上已經根據需求進行了優化。

然后還有嵌入式處理空間。沒錯，邏輯。具體來說，通用可編程邏輯。

2011年，Xilinx和Altera（現為Intel）分別發布了Artix-7和Cyclone V GT。這些器件中的每一個都包含不到 100K 的邏輯單元（Xilinx 器件為 50K，Cyclone V 器件高達 77K），但在從汽車子系統到工業自動化設備再到通信基礎設施的各種應用中提供了 I/O 靈活性、邏輯和低功耗的完美組合。

然后，什么都沒有。近十年來，低功耗、通用、低于100K邏輯單元類的FPGA沒有引入新器件。

為什么不呢？嗯，有幾個因素在起作用。首先，許多利用這些設備的終端系統都是按照“如果它沒有壞，就不要修理它”的口號生活的行業的長生命周期部署。但主要原因是，兩大FPGA供應商戰略性地從傳統的嵌入式市場轉型，在數據中心等環境中獲得更高利潤的業務，這些環境需要具有100萬個或更多邏輯單元的設備來實現工作負載加速等。

在沒有其他競爭產品的情況下，Artix-7和Cyclone V GT的尺寸，功耗，I / O速度，I / O密度和軟錯誤率（SER）保持了多年的現狀。

改變CMOS是唯一不變的

當然，即使在電子領域最靜態的部分，變化也是唯一不變的。最近，100K以下邏輯單元通用FPGA市場發生了變化，萊迪思半導體的Certus-NX產品線也發生了變化。

Certus-NX FPGA 提供 17K 到 40K 邏輯單元，并且與前面提到的替代方案一樣，包括硬化的 5 Gbps PCIe 通道。但是，盡管萊迪思器件在這些參數上具有可比性，甚至包括更少的RAM和更少的DSP乘法器，但它們的差分I/O速度提高了70%，I/O密度提高了兩倍，功耗降低了4倍。

它們的尺寸也大約是一半，尺寸僅為 6 毫米 x 6 毫米。

Certus-NX 器件通過摩爾定律的技巧實現了這些性能和效率提升。雖然萊迪思、英特爾和賽靈思 FPGA 均在 28 nm 節點上制造，但 Certus-NX 平臺采用完全耗盡絕緣體上硅 （FD-SOI） 工藝技術，其寄生電容低于體 CMOS。這允許體偏置，或者通過將可編程電壓穿過晶體管下方的氧化物絕緣層來使晶體管更具性能或功率效率。

盡管FD-SOI使用了已經建立的制造技術，但它產生的芯片尺寸更小，并且比標準CMOS具有更高的可靠性。該技術幾乎消除了SRAM中的SER，這使得Certus-NX器件的平均故障間隔時間（MTBF）是競爭對手的150倍以上。

為了進步而進步

Certus-NX 的其他現代化包括支持 ECDSA 加密算法、3 ms I/O 配置和 14 ms 設備配置，所有這些都與上述節能相結合，為連接和電池供電的設備提供了堅實的基礎。

但同樣重要的是，無論是傳統部署還是新安裝，尺寸、性能、可靠性和功耗改進也代表了傳統嵌入式應用向前邁出的重要一步。讓我們不要忘記這些系統的全球足跡，讓為了進步而進步給我們留下沒有創新的十年。

審核編輯：郭婷