П. Вовк

Масочные аналоги популярных ПЛМ или "...зачем платить больше?"

Микросхемы программируемых логических матриц производства фирм Altera и Xilinx стали за годы своего присутствия на рынке Украины настоящей "рабочей лошадкой" для реализации практически любых узлов электронной аппаратуры. Разработано огромное количество типовых схемных решений и наработано столько приемов и методик проектирования, что по сегодняшний день в большинстве приложений ПЛМ успешно конкурируют с микроконтроллерами, а для некоторых применений разумной альтернативы им нет до сих пор.

Применение этих ПЛМ удобно еще и тем, что современные микросхемы выпускаются на базе flash-технологии, позволяющей многократно переконфигурировать матрицу. Это дает возможность быстро и с минимальными затратами разработать работающий макет, отладить его и запустить в серийное производство.

Но именно в этот момент одно из преимуществ - возможность перепрограммирования - становится ненужной обузой, требующей затрат денег на неиспользуемые возможности. Реально flash-память занимает большое место на кристалле, потребляет дополнительную мощность и стоит несколько полновесных долларов на каждое устройство. Кроме этого, программирование нескольких десятков, сотен, а тем более тысяч ПЛМ также необходимо оплачивать тем или иным образом. В изделиях, выпускаемых серийно, есть смысл применять микросхемы, полностью аналогичные ПЛМ производства фирмы Altera по всем параметрам, включая временные и корпусные, но выполненные по масочной технологии. Производством масочных аналогов ПЛМ Altera как раз и занимается фирма Clear Logic Inc. В этом случае можно ожидать нескольких выгод, связанных с отсутствием встроенной flash-памяти: во-первых, за отсутствующую flash-память не придется платить "мертвых" денег; во-вторых, она не будет потреблять дополнительную мощность; в-третьих, ее не придется программировать, а значит, не придется, и оплачивать этот процесс. В целом экономия средств может составить от 30 до 70%, что при партиях, например, в тысячу штук выливается в очень и очень существенные деньги. Как говорится в надоевшей всем рекламе, "┘зачем платить больше?".

Конечно, все эти преимущества имеют смысл только при условии, что параметры микросхем, производимых Clear Logic Inc., полностью соответствуют параметрам соответствующих ПЛМ Altera. И это так. В настоящее время существует более четырехсот полных масочных аналогов популярных серий производства фирмы Altera таких, как EPM3000, EPM 7000, EPM8000, FLEX10K, FLEX10KE, APEX20K, APEX20KE и других.

Простое копирование внутренней архитектуры - не самый подходящий способ продвижения на рынке. Это понимают и в Clear Logic Inc. Поэтому они разработали свои технологии, позволяющие свести размеры ячеек и рассеиваемую мощность к минимуму. Эта технология получила название Liberator≥ и она применяется в микросхемах серии CL10K и более младших серий. Суть технологии состоит в том, что вместо горизонтальных связей в новых микросхемах применяются вертикальные. На рисунке 1. приведена фотография, сделанная при помощи электронного микроскопа, на которой видна часть ячейки с присоединенной и неприсоединенной связями. На рисунке 2. приведены схематические изображения ячейки AND, выполненных по классической технологии с горизонтальными связями и по технологии Liberator^TM с вертикальными связями. Как видно из рисунка, налицо экономия места на кристалле с 197 мкм2 до 48 мкм2. Это говорит о том, что размер самого кристалла значительно уменьшается и, соответственно, уменьшается и себестоимость его производства.

Рисунок 1. Фотография ячейки, сделанная с помощью электронного микроскопа

Рисунок 2. Примеры схемотехники ячейки AND, при использовании классической технологии и технологии Liberator^TM

Наиболее болезненным вопросом для отечественных производителей является вопрос доступности описываемых компонентов. Наибольший интерес у наших производителей вызывают компоненты, которые можно приобретать небольшими партиями. До недавнего прошлого микросхемы, изготовленные по масочной технологии, распространялись только в партиях от нескольких тысяч штук. Сейчас для Clear Logic с применением новых технологий производства стало рентабельным производить свои микросхемы и в партиях до сотни, а для некоторых серий микросхем с высокой степенью интеграции и до пятидесяти штук. При этом порядок работы следующий: производителю пересылается файл в формате .hex, .pof, или .ttf, сгенерированный программой MAX+PLUS II. После этого в течении 2-3 недель заказчик получает два бесплатных образца, которые тестирует в своем устройстве или макете. После этого начинается производство и через 4-6 недель (в зависимости от объема заказа), заказчик получает полное количество заказанных микросхем.

Такие возможности открывают новые перспективы на пути снижения затрат на производство даже малых партий электронной аппаратуры, что позволит более успешно конкурировать отечественным производителям с иностранными на нашем (а может быть и не нашем) рынке и экономить средства за счет применения масочных аналогов ПЛМ Altera, а не за счет других компонентов, от которых зависят качественные параметры устройства в целом.