FPGAteknik

FPGAteknik avser användningen av fältprogrammerbara grindarrayer, vanligt kallade FPGA. Dessa kretsar är programmerbara efter tillverkningen och består av logikblock, minnesresurser och programmerbara kopplingsleder som styrs av användaren. FPGAteknik möjliggör implementering av digital logik och hög parallellitet, vilket gör dem användbara för prototyper och applikationer med föränderliga krav.

Arkitekturen består vanligtvis av logikblock med LUT:er och flip-flops, minnesblock och DSP-resurser. Dessa block kopplas samman via ett programmerbart interconnect-nätverk som möjliggör anpassad logik. Block RAM, DSP-slices och I/O-block stöder komplexa applikationer, medan klockhantering sker genom PLL:er och bufferar. Delvis omkonfigurerbarhet gör att delar av designen kan uppgraderas utan att stänga av resten.

Utvecklingsflödet för FPGAbaserade system innefattar vanligtvis beskrivning av logik i hårdvarubeskrivningsspråk som VHDL eller Verilog, eller användning av högnivå-syntesverktyg. Efter simulering, syntes och plats- och rutting genereras en bitström som laddas till enheten. Stödverktyg kommer från leverantörer som Xilinx (nu AMD), Intel (tidigare Altera) och Lattice Semiconductor, samt IP-kärnor och referensdesigner i ekosystemet.

FPGAteknik ger snabbare marknadsföring genom anpassning utan omfattande maskinvarudesign och möjliggör massiv parallellbearbetning. Nackdelar är ofta högre kostnad per enhet vid stora volymer jämfört med ASIC samt högre effektförbrukning och längre utvecklingstid än mjukvarubaserade lösningar. Trenden pekar mot delvis omkonfigurerbarhet, integrerad hårdvara som AI-acceleratorer och SoC-FPGA-lösningar som kombinerar processor och logik.