Programmierbare Logik

Die vier Zeitalter der FPGA-Entwicklung

| Autor / Redakteur: Steve Trimberger * / Sebastian Gerstl

Das Zeitalter der Akkumulation: 2000 – 2007

ASIC Prototyping Engine auf Basis von Virtex II Pro FPGAs (2005): Zum Start des neuen Jahrtausend stellen FPGAs zunehmend attraktive Alternativen zu althergebrachten Entwicklungslösungen dar, nicht zuletzt dank der größeren Verfügbarkeit von Soft-Logic-IPs.
ASIC Prototyping Engine auf Basis von Virtex II Pro FPGAs (2005): Zum Start des neuen Jahrtausend stellen FPGAs zunehmend attraktive Alternativen zu althergebrachten Entwicklungslösungen dar, nicht zuletzt dank der größeren Verfügbarkeit von Soft-Logic-IPs. (Bild: Xilinx)

Am Beginn des neuen Millenniums waren die FPGAs in digitalen Systemen durchgängig eingeführte Komponenten. Die Kapazität und der Umfang der Designs wuchsen rapide, und die FPGAs fanden in der Datenkommunikation riesige Märkte vor. Der Dotcom-Bust nach 2000 schaffte zudem einen dringenden Bedarf an Systemen zu niedrigeren Kosten, was für viele „gelegentliche” ASIC-Anwender das Ende bedeutete. Die Arbeit mit kundenpezifischem Silizium war einfach zu riskant für kleine Entwicklerteams. Wenn diese Entwickler feststellten, dass sie ihr Problem einfacher mit einem FPGA lösen konnten, wurden sie FPGA-Anwender.

FPGAs waren jetzt generell größer als der Umfang der typischen Anwendungen. Also reichte ihre größere Kapazität allein nicht aus, um das Marktwachstum zu gewährleisten. Die FPGA-Anbieter adressierten diese Herausforderung auf zwei verschiedenen Wegen. Am unteren Ende des Marktes refokussierten sie auf die Effizienz und produzierten Bausteinfamilien mit geringerer Kapazität und niedrigerer Performance in Gestalt von „Low-Cost”-FPGAs, wie die Xilinx Spartan FPGA-Familien. Im High-End erleichterten die FPGA-Anbieter den Anwendern die optimale Nutzung der größten FPGAs, indem sie Soft-Logik-Bibliotheken (IP) für wichtige Funktionen bereitstellten. Die bedeutendsten dieser Softlogik-Funktionen waren Memory-Controller, Kommunikations-Protokollblöcke einschließlich Ethernet-MAC, und sogar Soft-Mikroprozessoren wie der Xilinx MicroBlaze.

Ab 2000 änderten sich die Anforderungen an die Designs. Große FPGAs konnten sehr umfangreiche Designs aufnehmen, die komplette Subsysteme darstellten. Die Anwender von FPGAs waren nicht länger nur mit der Implementierung von Logik beschäftigt. Sie verlangten, dass ihre FPGA-Designs den Systems-Standards entsprachen. Diese Standards waren primär Kommunikations-Standards für Signalübertragung und Protokolle, entweder als Schnittstellen für externe Komponenten oder zur Kommunikation zwischen den internen Blöcken. Die Verarbeitungsstandards berücksichtigten die wachsende Rolle von FPGAs in rechenintensiven Applikationen.

Am Ende des Zeitalters der Akkumulation waren die FPGAs nicht mehr nur Arrays mit Gates, sondern sie vereinten komplexe Funktionen innerhalb der programmierbaren Logik. Damit wurden sie das System.

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