ACTEL公司及产品介绍课件

ACTEL公司及FPGA产品介绍主讲人：段雅莉1ACTEL公司及FPGA产品介绍主讲人：段雅莉1三大部分内容ACTEL公司简介ACTEL公司产品的主要特点和优势ACTEL公司的产品系列2三大部分内容2ACTEL公司简介ACTEL公司于1985年成立，是全球知名的FPGA厂商。总部位于美国加利福尼亚的MountainView。是纽约纳斯达克证券交易所(NASDAQ)上市企业，代号ACTL。ACTEL是非易失性、高可靠性、低功耗、混合信号FPGA，以及可编程逻辑解决方案的全球领导厂商。在美国的新泽西、法国、印度、以色列、德国等国家设有分支机构。ACTEL公司简介3ACTEL公司简介ACTEL公司简介3在亚洲的上海、香港、台北、东京和首尔设有办事处，并在中国大陆和亚洲其他地区建立了完善的分销商网络。ACTEL公司非常重视技术的创新和可持续发展，每年将营业收入的26%投入到研发工作中。之前的20多年里，ACTEL一直效力于美国军工和航空航天领域。反熔丝工艺的FPGA产品使其在这些领域中的霸主地位不可撼动。ACTEL公司简介4在亚洲的上海、香港、台北、东京和首尔设有办事处，并在中国大陆除了多年来独占鳌头的反熔丝FPGA外，ACTEL公司还创新性地推出了可重复编程的FlashFPGA。并在可擦除的FPGA市场上取得了一席之地。ACTEL公司有信心、有实力凭借FlashFPGA的独特优势以及公司的强大研发、生产、销售和支持的能力，拓展市场，为用户提供先进技术和优质服务的同时，为自己创造辉煌的业绩。ACTEL公司简介5除了多年来独占鳌头的反熔丝FPGA外，ACTEL公司还创新ACTEL公司产品的主要特点和优势ACTEL公司产品的主要特点和优势6ACTEL公司产品的主要特点和优势ACTEL公司产品的主要特

1．ACTEL公司的FPGA从技术上可以分两大类：反熔丝FPGA和FlashFPGA。

两类产品各有优势。针对客户的不同需求，帮助客户实现自己的设计需求。ACTEL公司产品的主要特点和优势7 1．ACTEL公司的FPGA从技术上可以分两大类：反熔丝F反熔丝FPGA技术的特点决定了其性能高，保密性强，抗辐射抗干扰，不需外接专门的存储器来存储配置信息，适合航天、军事、工业等各领域。虽然反熔丝FPGA只能一次性编程，系统的开发成本较高，但其强大的优势仍然使其在可靠性要求高的领域中成为首选，如航空航天、军事等。FlashFPGA是可以反复编程的产品，这一点与ALTERA、XILINX公司相似。但有独特的优势，见后面的叙述。ACTEL公司产品的主要特点和优势8反熔丝FPGA技术的特点决定了其性能高，保密性强，抗辐射抗干可编程开关可编程逻辑器件之所以可编程，是由于其内部的数量庞大的开关可编程。FPGA中使用到的开关有三种：Sram开关、Flash开关、反熔丝开关。选用不同的开关技术，FPGA产品的就会就具有相应的特点。ACTEL公司产品的主要特点和优势9可编程开关ACTEL公司产品的主要特点和优势9FPGA内部可编程开关的分类ACTEL公司产品的主要特点和优势2T10FPGA内部可编程开关的分类ACTEL公司产品的主要特点和优SRAM可编程开关的优缺点优点可反复编程。缺点易失性 需要额外的配置芯片；上电时需要位流配置，带来安全问题，不能上电即行，需要大的浪涌电流从而增加功耗。可靠性不高 易受EMI干扰；不能抵抗高能粒子的辐射，引起固件错误。SRAM开关所利用的晶体管数目多 成本高；功耗高。ACTEL公司产品的主要特点和优势11SRAM可编程开关的优缺点ACTEL公司产品的主要特点和优势Flash可编程开关的优缺点优点可反复编程非易失性上电即行安全性高，不需外部配置位流可靠性高，抗EMI干扰；抗高能粒子的辐射Flash开关所利用的晶体管数目少成本低；功耗低。ACTEL公司产品的主要特点和优势12Flash可编程开关的优缺点ACTEL公司产品的主要特点和优Anti-Fuse开关的优缺点优点非易失性上电即行安全性高，不需外部配置位流可靠性高，抗EMI干扰；抗高能粒子的辐射功耗低。缺点不能反复编程。ACTEL公司产品的主要特点和优势13Anti-Fuse开关的优缺点ACTEL公司产品的主要特点和

2．资源利用率很高

FPGA的资源主要是用“逻辑单元 ”来表示，一般会通过LUT（查找表）或者D触发器来等效衡量。Actel的宏单元是以Tile来衡量的。相比同行公司的产品，ACTEL是精细颗粒结构，理论上资源可以到达100%。对比情况参见下表。ACTEL公司产品的主要特点和优势14 2．资源利用率很高ACTEL公司产品的主要特点和优势14精细颗粒的逻辑单元ACTEL公司产品的主要特点和优势15精细颗粒的逻辑单元ACTEL公司产品的主要特点和优势15逻辑单元ACTELALTERAXILINX名称TileLESlice特点精细颗粒粗颗粒组成1个Tile可以构成一个查找表或一个DFF/LATCH1查找表+1个DFF2个查找表+2个DFF利用率每个Tile可以得到充分利用，资源利用率理论上可达100%一个逻辑单元中可能只利用了查找表而废弃DFF，或只利用了DFF而废弃查找表的情况。开发软件统计逻辑单元的利用率时，把这两种情况也都统计进去，实际的资源利用率比统计数字低。ACTEL公司产品的主要特点和优势16逻辑单元ACTELALTERAXILINX名称TileLES 3．FlashFPGA与SRAMFPGA本质结构不一样 ACTEL是基于flash结构，无须专门的配置芯片，其配置信息存储在内部的Flash中。ALTETA、XINLINX都是采用SRAM结构，掉电后数据丢失，所以需要一块配置芯片。ACTEL公司产品的主要特点和优势17 3．FlashFPGA与SRAMFPGA本质结构不一FlashFPGA不需要配置芯片ACTEL公司产品的主要特点和优势18FlashFPGA不需要配置芯片ACTEL公司产品的主要特点 4．上电即运行

ACTEL公司FPGA与其SramFPGA相比的另一个优点就是上电即运行。这是由反熔丝工艺和Flash配置特点决定的。这个特性有助于提高系统组件的初始化速度。

SRAM结构的FPGA每次上电都要重新配置，需要花费时间。而ALTERA、XINLINX的FPGA上电到正常工作需要0.2秒的时间。会带来系统设计上的复杂程度和系统运行中的隐患。ACTEL公司产品的主要特点和优势19 4．上电即运行ACTEL公司产品的主要特点和优势19ProASIC3系列FPGA的上电启动过程，约50uSACTEL公司产品的主要特点和优势20ProASIC3系列FPGA的上电启动过程，约50uSACTMAX2系列CPLD的上电启动过程，约200uSACTEL公司产品的主要特点和优势21MAX2系列CPLD的上电启动过程，约200uSACTEL公Spartan-3系列FPGA的上电启动过程，约200mSACTEL公司产品的主要特点和优势22Spartan-3系列FPGA的上电启动过程，约200mSA

5．业界最低功耗

ACTEL公司的产品功耗大大低于Sram产品。其静态功耗相当于同行产品的十分之一，动态功耗相当于同行产品的四分之一到三分之一。在非常注重绿色环保理念的今天，这个优势的重要性是不言而喻的，尤其是对于使用电池的设备和产品。ACTEL公司产品的主要特点和优势23 5．业界最低功耗ACTEL公司产品的主要特点和优势23FPGA功耗主要包括一下四个方面：启动功耗（SramFPGA）配置功耗（SramFPGA）静态功耗动态功耗ACTEL公司产品的主要特点和优势24FPGA功耗主要包括一下四个方面：ACTEL公司产品的主要特启动电流波形示意图ACTEL公司产品的主要特点和优势25启动电流波形示意图ACTEL公司产品的主要特点和优势25启动电流对比表ACTEL公司产品的主要特点和优势26启动电流对比表ACTEL公司产品的主要特点和优势26启动功耗对系统设计的影响 SramFPGA启动电流大，设计供电系统时，必须考虑在系统上电时提供足够大的启动电流，否则系统不能正常启动。这样就增加了供电系统的复杂程度。

Flash和反熔丝FPGA只需很小的启动电流。ACTEL公司产品的主要特点和优势27启动功耗对系统设计的影响ACTEL公司产品的主要特点和优势2配置功耗SramFPGA由于掉电易失的特性，重新上电后必须重新进行配置；在配置过程中，电流峰值可能会超过100mA，平均值超过50mA；FlashFPGA和反熔丝FPGA不需配置，上电即行，没有配置电流的需求。ACTEL公司产品的主要特点和优势28配置功耗ACTEL公司产品的主要特点和优势28Spartan系列FPGA的配置电流ACTEL公司产品的主要特点和优势29Spartan系列FPGA的配置电流ACTEL公司产品的主要静态功耗又称待机功耗，是指在电源打开的情况下，I/O状态没有翻转时器件的功耗。SramFPGA中，一个开关由6个晶体管组成，导致静态功耗较高。FlashFPGA静态功耗低。ACTEL公司产品的主要特点和优势30静态功耗ACTEL公司产品的主要特点和优势30静态电流比较表ACTEL公司产品的主要特点和优势31静态电流比较表ACTEL公司产品的主要特点和优势31动态功耗是指FPGA在工作时，内部逻辑和I/O状态翻转引起的功耗。SramFPGA中，一个开关由6个晶体管组成，导致动态功耗较高。FlashFPGA动态功耗低。ACTEL公司产品的主要特点和优势32动态功耗ACTEL公司产品的主要特点和优势32动态功耗比较ACTEL公司产品的主要特点和优势33动态功耗比较ACTEL公司产品的主要特点和优势33ACTEL的Flash*Freeze技术在芯片不需要工作时，将芯片置于休眠状态。是一种用来降低静态功耗的技术。期间逻辑功能、RAM和寄存器的内容被可靠地保持。进入和退出休眠状态只需1µs。在IGLOO系列和ProASIC3L系列中使用了该技术。静态功耗最低可低至2µW。ACTEL公司产品的主要特点和优势34ACTEL的Flash*Freeze技术ACTEL公司产品的综合启动功耗、配置功耗、静态功耗、动态功耗，FlashFPGA的功耗大大低于SramFPGA。其低功耗特性堪比ASIC。 下图显示与最接近的低功耗竞争产品相比，Actel的IGLOO器件更可延长电池寿命达10倍。ACTEL公司产品的主要特点和优势35综合启动功耗、配置功耗、静态功耗、动态功耗，FlashACTEL公司产品的主要特点和优势36ACTEL公司产品的主要特点和优势36ACTEL公司产品的主要特点和优势37ACTEL公司产品的主要特点和优势376．安全性-无法破解ACTELFPGA内部有2重保密功能：一个硬件锁，是128位Flashlock加密；一个软件锁，是128位的AES加密。真正达到保护您的知识产权的目的。Flashlock密钥是保护芯片，防止他人进行效验、编程、擦除。只有正确的128位Flashlock密钥才能进行对芯片擦除重写。程序代码是使用128位的AES加密。ACTEL公司产品的主要特点和优势386．安全性-无法破解ACTEL公司产品的主要特点和优势38即使用反向工程，采取磨芯片获取开关状态的方法也不可能破解。由于ACTEL的晶体管都在7层金属铜之下，如果把前7层金属去掉了，还不破坏布线结构和内部晶体管，这基本是不可能的。上电时，没有来自外部存储器的配置码流，不会被截取。可靠的安全性是军事和航空中首选ACTEL的原因。ACTEL公司产品的主要特点和优势39即使用反向工程，采取磨芯片获取开关状态的方法也不可能破解。由7．真正的单芯片解决方案Flash架构的FPGA不需要外加一个配置芯片，而且功耗更低。为用户提供丰富的IP核资源。ACTEL的FUSION系列内部带模/数转换功能，有电流监控，电压监控等。SmartFusion系列产品内部集成了Cortem-M3硬核，为客户进行片内系统，即SOC系统的设计提供了强大的平台。ACTEL公司产品的主要特点和优势407．真正的单芯片解决方案ACTEL公司产品的主要特点和优势48．无可挑剔的稳定性和可靠性ACTEL具有固件免疫能力，就是任何高能量的中子和a粒子撞击器件都丝毫没有影响，但是SRAM型的FPGA是不能承受高能量粒子的撞击，不能适合恶劣的环境。这个也是ACTEL在航空航天、军事、汽车行业中的优势所在。ACTEL公司产品的主要特点和优势418．无可挑剔的稳定性和可靠性ACTEL公司产品的主要特点和优Anti-FuseFPGA可靠性最高。与SramFPGA相比，FlashFPGA抵抗固件错误的能力优势非常明显。iRoCTechnologies是一家为提高芯片的可靠性和质量提供设计工具和测试服务的公司。iROC曾做测试，测试结果证明了上述观点。ACTEL公司产品的主要特点和优势42Anti-FuseFPGA可靠性最高。ACTEL公司产品的iROC的测试结果ACTEL公司产品的主要特点和优势DeviceProcessTechnologyConfg.UpsetsFunctionalFailuresEquivalentFunctionalFailureFITRatesperDeviceGround-LevelApplicationsCommercialAviationMilitaryAviationSeaLevel(FITs)5,000Ft(FITs)30,000Ft(FITs)60,000Ft(FITs)ActelAPA10000.22µmFlashNotMeasured00000XilinxXC2V30000.15µmSRAM3,4593491,1503,900170,000540,000XilinxXC2V100090nmSRAM1,9364053201,10047,000150,000AlteraEP1C200.13µmSRAMNotMeasured4534601,60067,000220,00043iROC的测试结果ACTEL公司产品的主要特点和优势Devi9．完全替代业界的CPLD器件ACTELFPGA拥有1万门-300万门之间的器件，在同等价格的情况下，不但具备CPLD全部的功能，还具备一些FPGA的资源，性价比很高。最小封装UC36（IGLOOnano），3×3mm，静态功耗低至2µW。ACTEL公司产品的主要特点和优势449．完全替代业界的CPLD器件ACTEL公司产品的主要特点和业界最低功耗、最小封装的FPGA

ACTEL公司产品的主要特点和优势45业界最低功耗、最小封装的FPGAACTEL公司产品的主要特

10．独一无二的混合信号FPGA，Fusion系列和SmartFusio系列内部集成了ADC和DAC，因此，支持模拟信号输入。Actel的Fusion产品将可配置模拟部件、大容量Flash内存构件、全面的时钟生成和管理电路，以及基于Flash的高性能可编程逻辑集成在单片器件中。Actel创新的Fusion架构可与Actel软MCU内核及最高性能的32位ARM®Cortex™-M1

和CoreMP7内核同用。ACTEL公司产品的主要特点和优势46 10．独一无二的混合信号FPGA，Fusion系列和Sma除具有Fusion系列产品的优势外，内部继承了Cortex-M3硬核，兼容多种接口和总线，可构成一个单独的微控制器子系统。为用户进行嵌入式系统设计提供了强大的平台，帮助用户实现真正的“片内系统（SOC）”设计。ACTEL公司产品的主要特点和优势47除具有Fusion系列产品的优势外，内部继承了Cortex-11．完整免费的开发平台软件完全免费，内部集成了业界最好的综合工具synplify，最好的仿真工具MODESIM等，不收取任何费用，全部自动完成安装，软件开发简单，使用方便。我们有一系列详细的例程(PLL,RAM,FIFO,Flashrom,动态PLL),让您轻松实现代码的移植。同时最新的2本ACTEL书籍(ACTEL原理与应用和ACTEL实验例程）和便宜的开发板让您迅速掌握ACTEL设计的精髓。ACTEL公司产品的主要特点和优势4811．完整免费的开发平台ACTEL公司产品的主要特点和优势4ACTEL公司的产品系列ACTEL公司的产品系列49ACTEL公司的产品系列ACTEL公司的产品系列49ACTEL产品Anti-fuseFPGAFlashFPGAIGLOOProASIC3FusionACTEL公司的产品系列50ACTEL产品Anti-fuseFPGAFlashFPGAFlashFPGAProASIC3

ProASIC3系列产品是ACTEL公司首先推出的Flash系列FPGA。IGLOO系列和Fusion系列产品是在ProASIC3的基础上开发出来的。ACTEL公司的产品系列51FlashFPGAACTEL公司的产品系列51ProASIC3系列FPGA以非易失性Flash技术为基础的。具有前面介绍过的FlashFPGA的一切优点。包括低功耗、可靠性高、保密性好、非易失性等。包括ProASIC3/E、ProASIC3nano和ProASIC3L。在功耗、价格、性能、密度等方面实现了突破，与同类产品相比优势突出。ProASIC3器件支持ARM®Cortex-M1和CoreMP7软IP核。并支持1万至300万个系统门和最多620个I/O。ACTEL公司的产品系列52ACTEL公司的产品系列52除了提供商用和工业温度器件以支持便携、消费电子、工业、通信和医疗应用之外，Actel还提供经特别甄选的汽车用和军用ProASIC3FPGA产品。ACTEL公司的产品系列53除了提供商用和工业温度器件以支持便携、消费电子、工业、通信和ProASIC3主要特点系统速度可达350MHz；内嵌FlashRom和Sram；支持Cortex-M1和CoreMP7软核；6个时钟调整电路(CCC)和集成在其中的PLL；多个I/OBank，为用户的使用提供了方便；支持多种I/O标准，支持各种常用的单端及差分标准，满足客户的多种需求；封装形式丰富多样；ACTEL公司的产品系列54ProASIC3主要特点ACTEL公司的产品系列54该系列多款产品支持汽车等级和军用等级的应用；A：Automotive，-40～125℃T：AECQ100，Grade1，-40～135

℃M：Military-55～125℃ACTEL公司的产品系列55该系列多款产品支持汽车等级和军用等级的应用；ACTEL公司的ProASIC3系列FPGA在汽车电子中的应用ACTEL公司的产品系列56ProASIC3系列FPGA在汽车电子中的应用ACTEL公司AEC-Q100是汽车电子设备委员会（AEC）提出的认证标准，并在全球获得公认，以作为汽车电子系统的基准。符合AEC-Q100标准要求的电子组件是可靠的高质量组件，可适用于严苛的汽车环境，并不需要再进行另外的组件级认证测试。

Actel的ProASIC3器件是业界首款达到AEC-Q100Grade1这一质量级别的FPGA产品。ACTEL公司的产品系列57AEC-Q100是汽车电子设备委员会（AEC）提出的认证标准ProASIC3产品成功的通过了一系列专为确保汽车应用中半导体器件的质量、可靠性和耐久性的临界压力测试，为汽车制造商提供了可替代昂贵、复杂的ASIC技术的灵活、可靠的解决方案。能够通过该认证，意味着FPGA的使用范围扩大了，从以往的车舱内信息通信处理和信息娱乐应用，扩展到系统的关键应用如乘客坐姿检测系统、后视和侧视相机、传动控制系统、引擎控制块和安全系统等。ACTEL公司的产品系列58ProASIC3产品成功的通过了一系列专为确保汽车应用中半导ProASIC3在汽车业应用举例：Delphi（德尔福）公司是全球领先的汽车系统和零部件供应商,为全球几乎所有著名汽车制造商提供品种齐全的汽车零部件产品模块和系统解决方案。该公司在专为重型柴油车引擎设计的引擎控制模块中，采用ActelProASIC3FPGA。Magna（麦格纳）为世界第三大汽车零部件供应商，500强企业之一，该公司选用ActelProASIC3FPGA来实现其汽车视觉系统。ACTEL公司的产品系列59ProASIC3在汽车业应用举例：ACTEL公司的产品系列5ProASIC3系列产品内部结构示意图ACTEL公司的产品系列60ProASIC3系列产品内部结构示意图ACTEL公司的产品系CCC(ClockConditionCircuit)的特点有些CCC内嵌PLL；可以和3个全局时钟网络相连；内部有延时模块，调节范围-7.56~11.12ns，步长为160ps；内嵌了PLL的CCC中，有5个分/倍频模块，还可以进行时钟相位调整，0º、90º、180º和270º；ACTEL公司的产品系列61CCC(ClockConditionCircuit)的特时钟调整电路示意图ACTEL公司的产品系列62时钟调整电路示意图ACTEL公司的产品系列62PLL输入和输出频率范围：输入频率：1.5MHz~350MHZ；输出频率：0.75MHz~350MHz；ACTEL公司的产品系列63PLL输入和输出频率范围：ACTEL公司的产品系列63I/O标准ProASIC3系列支持9种I/O标准，7种单端和2种差分标准，速度分别可以达到350Mbits/s和700Mbits/s；支持DDRI/O接口，速度700Mbits/s；ProASIC3E系列支持19种I/O标准；多数标准支持热插拔。ACTEL公司的产品系列64I/O标准ACTEL公司的产品系列64对DDRI/O的处理ProASIC3/E系列产品对DDR输入的处理采取的是内部有级联触发器的方式。这样在FPGA内部逻辑侧，可以采用单一时钟沿采样。ACTEL公司的产品系列65对DDRI/O的处理ACTEL公司的产品系列65有级联触发器的DDR输入处理ACTEL公司的产品系列66有级联触发器的DDR输入处理ACTEL公司的产品系列66有级联触发器DDR时钟采样效果ACTEL公司的产品系列67有级联触发器DDR时钟采样效果ACTEL公司的产品系列67没有级联触发器的DDR输入处理ACTEL公司的产品系列68没有级联触发器的DDR输入处理ACTEL公司的产品系列68没有级联触发器的DDR采样效果ACTEL公司的产品系列69没有级联触发器的DDR采样效果ACTEL公司的产品系列69ProASIC3/E供电ProASIC3/E电源管脚包括VCC核电压1.5V；VCCI为I/O块的逻辑和输出供电，1.5、1.8、2.5、3.3V；VMA为I/O块的输入提供静态电压，将噪声降到最低，提高信号的完整性，1.5、1.8、2.5、3.3V；VCCPLAPLL的供电电压，1.5V；VJTAG 给JTAG引脚供电，1.5、1.8、2.5、3.3V；VPUMP 3.3V，用于烧写配置程序和FlashROM数据；ACTEL公司的产品系列70ProASIC3/E供电ACTEL公司的产品系列70大多数ProASIC3/E供电系统简单，简化用户的系统设计复杂度。可以工作在1.5V的单一供电系统。ACTEL公司的产品系列71大多数ProASIC3/E供电系统简单，简化用户的系统设计复ProASIC3产品列表ACTEL公司的产品系列72ProASIC3产品列表ACTEL公司的产品系列72ProASIC3E产品列表ACTEL公司的产品系列73ProASIC3E产品列表ACTEL公司的产品系列73ProASIC3nano产品列表ACTEL公司的产品系列74ProASIC3nano产品列表ACTEL公司的产品系列7ProASIC3L产品列表ACTEL公司的产品系列75ProASIC3L产品列表ACTEL公司的产品系列75IGLOOIGLOO系列FPGA是从ProASIC3系列发展而来的业界最低功耗FPGA产品。包括IGLOO、IGLOOnano、IGLOOPLUS三个子系列。改进了工艺，降低功耗。核电压可以支持1.2V或1.5V。采用了降低静态功耗的Flash*Freeze技术。ACTEL公司的产品系列76IGLOOACTEL公司的产品系列76IGLOO产品列表ACTEL公司的产品系列77IGLOO产品列表ACTEL公司的产品系列77IGLOOnano产品列表ACTEL公司的产品系列78IGLOOnano产品列表ACTEL公司的产品系列78IGLOOPLUS产品列表ACTEL公司的产品系列79IGLOOPLUS产品列表ACTEL公司的产品系列79几个产品系列的关联关系ACTEL公司的产品系列80几个产品系列的关联关系ACTEL公司的产品系列80FusionFusion系列FPGA是从ProASIC3系列发展而来的业内第一款混合信号FPGA。ACTEL公司的产品系列81FusionACTEL公司的产品系列81Fusion大大提升了系统集成度ACTEL公司的产品系列82Fusion大大提升了系统集成度ACTEL公司的产品系列82Fusion系列产品内部结构示意图ACTEL公司的产品系列83Fusion系列产品内部结构示意图ACTEL公司的产品系列8Fusion系列主要特点内嵌2M~8MbitsFlash内存；模拟I/O接口；A/D转换器；片内时钟系统；3.3V供电电压，电压调节器转换到1.5V为FPGA供电；独到的低功耗模式；ACTEL公司的产品系列84Fusion系列主要特点ACTEL公司的产品系列84Fusion内部结结示意图ACTEL公司的产品系列85Fusion内部结结示意图ACTEL公司的产品系列85模拟通道32选1ACTEL公司的产品系列86模拟通道32选1ACTEL公司的产品系列86A/D转换器和模拟I/O采样精度分8位、10位、12位，采样频率分别为600ksps、550ksps、500ksps；最多30路外部模拟I/O接口；电压范围-10.5~12V；电压监测电路；温度监测电路；电流监测电路；MOSFET门驱动输出，驱动能力可编程，最高20mA；ACTEL公司的产品系列87A/D转换器和模拟I/OACTEL公司的产品系列87片内时钟系统ACTEL公司的产品系列88片内时钟系统ACTEL公司的产品系列88片内时钟系统内嵌100MHzRC振荡电路，误差±1%；晶体振荡器，32kHz~20MHz；40位实时计数器；ACTEL公司的产品系列89片内时钟系统ACTEL公司的产品系列89片内时钟系统示意图ACTEL公司的产品系列90片内时钟系统示意图ACTEL公司的产品系列90低功耗(实时计数器RTC+电压调整器)电压调整器把3.3V转换到1.5V，共FPGA和Flash等存储器用；系统的两种省电模式：休眠模式=3.3V打开+RTC(打开)+电压调整器(关断)，器件耗电约200µA；待机模式=3.3V打开+RTC(关断)+电压调整器(关断)，器件耗电约10µA；ACTEL公司的产品系列91低功耗(实时计数器RTC+电压调整器)ACTEL公司的产品系Fusion产品列表ACTEL公司的产品系列92Fusion产品列表ACTEL公司的产品系列92谢谢93谢谢93ACTEL公司及FPGA产品介绍主讲人：段雅莉94ACTEL公司及FPGA产品介绍主讲人：段雅莉1三大部分内容ACTEL公司简介ACTEL公司产品的主要特点和优势ACTEL公司的产品系列95三大部分内容2ACTEL公司简介ACTEL公司于1985年成立，是全球知名的FPGA厂商。总部位于美国加利福尼亚的MountainView。是纽约纳斯达克证券交易所(NASDAQ)上市企业，代号ACTL。ACTEL是非易失性、高可靠性、低功耗、混合信号FPGA，以及可编程逻辑解决方案的全球领导厂商。在美国的新泽西、法国、印度、以色列、德国等国家设有分支机构。ACTEL公司简介96ACTEL公司简介ACTEL公司简介3在亚洲的上海、香港、台北、东京和首尔设有办事处，并在中国大陆和亚洲其他地区建立了完善的分销商网络。ACTEL公司非常重视技术的创新和可持续发展，每年将营业收入的26%投入到研发工作中。之前的20多年里，ACTEL一直效力于美国军工和航空航天领域。反熔丝工艺的FPGA产品使其在这些领域中的霸主地位不可撼动。ACTEL公司简介97在亚洲的上海、香港、台北、东京和首尔设有办事处，并在中国大陆除了多年来独占鳌头的反熔丝FPGA外，ACTEL公司还创新性地推出了可重复编程的FlashFPGA。并在可擦除的FPGA市场上取得了一席之地。ACTEL公司有信心、有实力凭借FlashFPGA的独特优势以及公司的强大研发、生产、销售和支持的能力，拓展市场，为用户提供先进技术和优质服务的同时，为自己创造辉煌的业绩。ACTEL公司简介98除了多年来独占鳌头的反熔丝FPGA外，ACTEL公司还创新ACTEL公司产品的主要特点和优势ACTEL公司产品的主要特点和优势99ACTEL公司产品的主要特点和优势ACTEL公司产品的主要特

1．ACTEL公司的FPGA从技术上可以分两大类：反熔丝FPGA和FlashFPGA。

两类产品各有优势。针对客户的不同需求，帮助客户实现自己的设计需求。ACTEL公司产品的主要特点和优势100 1．ACTEL公司的FPGA从技术上可以分两大类：反熔丝F反熔丝FPGA技术的特点决定了其性能高，保密性强，抗辐射抗干扰，不需外接专门的存储器来存储配置信息，适合航天、军事、工业等各领域。虽然反熔丝FPGA只能一次性编程，系统的开发成本较高，但其强大的优势仍然使其在可靠性要求高的领域中成为首选，如航空航天、军事等。FlashFPGA是可以反复编程的产品，这一点与ALTERA、XILINX公司相似。但有独特的优势，见后面的叙述。ACTEL公司产品的主要特点和优势101反熔丝FPGA技术的特点决定了其性能高，保密性强，抗辐射抗干可编程开关可编程逻辑器件之所以可编程，是由于其内部的数量庞大的开关可编程。FPGA中使用到的开关有三种：Sram开关、Flash开关、反熔丝开关。选用不同的开关技术，FPGA产品的就会就具有相应的特点。ACTEL公司产品的主要特点和优势102可编程开关ACTEL公司产品的主要特点和优势9FPGA内部可编程开关的分类ACTEL公司产品的主要特点和优势2T103FPGA内部可编程开关的分类ACTEL公司产品的主要特点和优SRAM可编程开关的优缺点优点可反复编程。缺点易失性 需要额外的配置芯片；上电时需要位流配置，带来安全问题，不能上电即行，需要大的浪涌电流从而增加功耗。可靠性不高 易受EMI干扰；不能抵抗高能粒子的辐射，引起固件错误。SRAM开关所利用的晶体管数目多 成本高；功耗高。ACTEL公司产品的主要特点和优势104SRAM可编程开关的优缺点ACTEL公司产品的主要特点和优势Flash可编程开关的优缺点优点可反复编程非易失性上电即行安全性高，不需外部配置位流可靠性高，抗EMI干扰；抗高能粒子的辐射Flash开关所利用的晶体管数目少成本低；功耗低。ACTEL公司产品的主要特点和优势105Flash可编程开关的优缺点ACTEL公司产品的主要特点和优Anti-Fuse开关的优缺点优点非易失性上电即行安全性高，不需外部配置位流可靠性高，抗EMI干扰；抗高能粒子的辐射功耗低。缺点不能反复编程。ACTEL公司产品的主要特点和优势106Anti-Fuse开关的优缺点ACTEL公司产品的主要特点和

2．资源利用率很高

FPGA的资源主要是用“逻辑单元 ”来表示，一般会通过LUT（查找表）或者D触发器来等效衡量。Actel的宏单元是以Tile来衡量的。相比同行公司的产品，ACTEL是精细颗粒结构，理论上资源可以到达100%。对比情况参见下表。ACTEL公司产品的主要特点和优势107 2．资源利用率很高ACTEL公司产品的主要特点和优势14精细颗粒的逻辑单元ACTEL公司产品的主要特点和优势108精细颗粒的逻辑单元ACTEL公司产品的主要特点和优势15逻辑单元ACTELALTERAXILINX名称TileLESlice特点精细颗粒粗颗粒组成1个Tile可以构成一个查找表或一个DFF/LATCH1查找表+1个DFF2个查找表+2个DFF利用率每个Tile可以得到充分利用，资源利用率理论上可达100%一个逻辑单元中可能只利用了查找表而废弃DFF，或只利用了DFF而废弃查找表的情况。开发软件统计逻辑单元的利用率时，把这两种情况也都统计进去，实际的资源利用率比统计数字低。ACTEL公司产品的主要特点和优势109逻辑单元ACTELALTERAXILINX名称TileLES 3．FlashFPGA与SRAMFPGA本质结构不一样 ACTEL是基于flash结构，无须专门的配置芯片，其配置信息存储在内部的Flash中。ALTETA、XINLINX都是采用SRAM结构，掉电后数据丢失，所以需要一块配置芯片。ACTEL公司产品的主要特点和优势110 3．FlashFPGA与SRAMFPGA本质结构不一FlashFPGA不需要配置芯片ACTEL公司产品的主要特点和优势111FlashFPGA不需要配置芯片ACTEL公司产品的主要特点 4．上电即运行

ACTEL公司FPGA与其SramFPGA相比的另一个优点就是上电即运行。这是由反熔丝工艺和Flash配置特点决定的。这个特性有助于提高系统组件的初始化速度。

SRAM结构的FPGA每次上电都要重新配置，需要花费时间。而ALTERA、XINLINX的FPGA上电到正常工作需要0.2秒的时间。会带来系统设计上的复杂程度和系统运行中的隐患。ACTEL公司产品的主要特点和优势112 4．上电即运行ACTEL公司产品的主要特点和优势19ProASIC3系列FPGA的上电启动过程，约50uSACTEL公司产品的主要特点和优势113ProASIC3系列FPGA的上电启动过程，约50uSACTMAX2系列CPLD的上电启动过程，约200uSACTEL公司产品的主要特点和优势114MAX2系列CPLD的上电启动过程，约200uSACTEL公Spartan-3系列FPGA的上电启动过程，约200mSACTEL公司产品的主要特点和优势115Spartan-3系列FPGA的上电启动过程，约200mSA

5．业界最低功耗

ACTEL公司的产品功耗大大低于Sram产品。其静态功耗相当于同行产品的十分之一，动态功耗相当于同行产品的四分之一到三分之一。在非常注重绿色环保理念的今天，这个优势的重要性是不言而喻的，尤其是对于使用电池的设备和产品。ACTEL公司产品的主要特点和优势116 5．业界最低功耗ACTEL公司产品的主要特点和优势23FPGA功耗主要包括一下四个方面：启动功耗（SramFPGA）配置功耗（SramFPGA）静态功耗动态功耗ACTEL公司产品的主要特点和优势117FPGA功耗主要包括一下四个方面：ACTEL公司产品的主要特启动电流波形示意图ACTEL公司产品的主要特点和优势118启动电流波形示意图ACTEL公司产品的主要特点和优势25启动电流对比表ACTEL公司产品的主要特点和优势119启动电流对比表ACTEL公司产品的主要特点和优势26启动功耗对系统设计的影响 SramFPGA启动电流大，设计供电系统时，必须考虑在系统上电时提供足够大的启动电流，否则系统不能正常启动。这样就增加了供电系统的复杂程度。

Flash和反熔丝FPGA只需很小的启动电流。ACTEL公司产品的主要特点和优势120启动功耗对系统设计的影响ACTEL公司产品的主要特点和优势2配置功耗SramFPGA由于掉电易失的特性，重新上电后必须重新进行配置；在配置过程中，电流峰值可能会超过100mA，平均值超过50mA；FlashFPGA和反熔丝FPGA不需配置，上电即行，没有配置电流的需求。ACTEL公司产品的主要特点和优势121配置功耗ACTEL公司产品的主要特点和优势28Spartan系列FPGA的配置电流ACTEL公司产品的主要特点和优势122Spartan系列FPGA的配置电流ACTEL公司产品的主要静态功耗又称待机功耗，是指在电源打开的情况下，I/O状态没有翻转时器件的功耗。SramFPGA中，一个开关由6个晶体管组成，导致静态功耗较高。FlashFPGA静态功耗低。ACTEL公司产品的主要特点和优势123静态功耗ACTEL公司产品的主要特点和优势30静态电流比较表ACTEL公司产品的主要特点和优势124静态电流比较表ACTEL公司产品的主要特点和优势31动态功耗是指FPGA在工作时，内部逻辑和I/O状态翻转引起的功耗。SramFPGA中，一个开关由6个晶体管组成，导致动态功耗较高。FlashFPGA动态功耗低。ACTEL公司产品的主要特点和优势125动态功耗ACTEL公司产品的主要特点和优势32动态功耗比较ACTEL公司产品的主要特点和优势126动态功耗比较ACTEL公司产品的主要特点和优势33ACTEL的Flash*Freeze技术在芯片不需要工作时，将芯片置于休眠状态。是一种用来降低静态功耗的技术。期间逻辑功能、RAM和寄存器的内容被可靠地保持。进入和退出休眠状态只需1µs。在IGLOO系列和ProASIC3L系列中使用了该技术。静态功耗最低可低至2µW。ACTEL公司产品的主要特点和优势127ACTEL的Flash*Freeze技术ACTEL公司产品的综合启动功耗、配置功耗、静态功耗、动态功耗，FlashFPGA的功耗大大低于SramFPGA。其低功耗特性堪比ASIC。 下图显示与最接近的低功耗竞争产品相比，Actel的IGLOO器件更可延长电池寿命达10倍。ACTEL公司产品的主要特点和优势128综合启动功耗、配置功耗、静态功耗、动态功耗，FlashACTEL公司产品的主要特点和优势129ACTEL公司产品的主要特点和优势36ACTEL公司产品的主要特点和优势130ACTEL公司产品的主要特点和优势376．安全性-无法破解ACTELFPGA内部有2重保密功能：一个硬件锁，是128位Flashlock加密；一个软件锁，是128位的AES加密。真正达到保护您的知识产权的目的。Flashlock密钥是保护芯片，防止他人进行效验、编程、擦除。只有正确的128位Flashlock密钥才能进行对芯片擦除重写。程序代码是使用128位的AES加密。ACTEL公司产品的主要特点和优势1316．安全性-无法破解ACTEL公司产品的主要特点和优势38即使用反向工程，采取磨芯片获取开关状态的方法也不可能破解。由于ACTEL的晶体管都在7层金属铜之下，如果把前7层金属去掉了，还不破坏布线结构和内部晶体管，这基本是不可能的。上电时，没有来自外部存储器的配置码流，不会被截取。可靠的安全性是军事和航空中首选ACTEL的原因。ACTEL公司产品的主要特点和优势132即使用反向工程，采取磨芯片获取开关状态的方法也不可能破解。由7．真正的单芯片解决方案Flash架构的FPGA不需要外加一个配置芯片，而且功耗更低。为用户提供丰富的IP核资源。ACTEL的FUSION系列内部带模/数转换功能，有电流监控，电压监控等。SmartFusion系列产品内部集成了Cortem-M3硬核，为客户进行片内系统，即SOC系统的设计提供了强大的平台。ACTEL公司产品的主要特点和优势1337．真正的单芯片解决方案ACTEL公司产品的主要特点和优势48．无可挑剔的稳定性和可靠性ACTEL具有固件免疫能力，就是任何高能量的中子和a粒子撞击器件都丝毫没有影响，但是SRAM型的FPGA是不能承受高能量粒子的撞击，不能适合恶劣的环境。这个也是ACTEL在航空航天、军事、汽车行业中的优势所在。ACTEL公司产品的主要特点和优势1348．无可挑剔的稳定性和可靠性ACTEL公司产品的主要特点和优Anti-FuseFPGA可靠性最高。与SramFPGA相比，FlashFPGA抵抗固件错误的能力优势非常明显。iRoCTechnologies是一家为提高芯片的可靠性和质量提供设计工具和测试服务的公司。iROC曾做测试，测试结果证明了上述观点。ACTEL公司产品的主要特点和优势135Anti-FuseFPGA可靠性最高。ACTEL公司产品的iROC的测试结果ACTEL公司产品的主要特点和优势DeviceProcessTechnologyConfg.UpsetsFunctionalFailuresEquivalentFunctionalFailureFITRatesperDeviceGround-LevelApplicationsCommercialAviationMilitaryAviationSeaLevel(FITs)5,000Ft(FITs)30,000Ft(FITs)60,000Ft(FITs)ActelAPA10000.22µmFlashNotMeasured00000XilinxXC2V30000.15µmSRAM3,4593491,1503,900170,000540,000XilinxXC2V100090nmSRAM1,9364053201,10047,000150,000AlteraEP1C200.13µmSRAMNotMeasured4534601,60067,000220,000136iROC的测试结果ACTEL公司产品的主要特点和优势Devi9．完全替代业界的CPLD器件ACTELFPGA拥有1万门-300万门之间的器件，在同等价格的情况下，不但具备CPLD全部的功能，还具备一些FPGA的资源，性价比很高。最小封装UC36（IGLOOnano），3×3mm，静态功耗低至2µW。ACTEL公司产品的主要特点和优势1379．完全替代业界的CPLD器件ACTEL公司产品的主要特点和业界最低功耗、最小封装的FPGA

ACTEL公司产品的主要特点和优势138业界最低功耗、最小封装的FPGAACTEL公司产品的主要特

10．独一无二的混合信号FPGA，Fusion系列和SmartFusio系列内部集成了ADC和DAC，因此，支持模拟信号输入。Actel的Fusion产品将可配置模拟部件、大容量Flash内存构件、全面的时钟生成和管理电路，以及基于Flash的高性能可编程逻辑集成在单片器件中。Actel创新的Fusion架构可与Actel软MCU内核及最高性能的32位ARM®Cortex™-M1

和CoreMP7内核同用。ACTEL公司产品的主要特点和优势139 10．独一无二的混合信号FPGA，Fusion系列和Sma除具有Fusion系列产品的优势外，内部继承了Cortex-M3硬核，兼容多种接口和总线，可构成一个单独的微控制器子系统。为用户进行嵌入式系统设计提供了强大的平台，帮助用户实现真正的“片内系统（SOC）”设计。ACTEL公司产品的主要特点和优势140除具有Fusion系列产品的优势外，内部继承了Cortex-11．完整免费的开发平台软件完全免费，内部集成了业界最好的综合工具synplify，最好的仿真工具MODESIM等，不收取任何费用，全部自动完成安装，软件开发简单，使用方便。我们有一系列详细的例程(PLL,RAM,FIFO,Flashrom,动态PLL),让您轻松实现代码的移植。同时最新的2本ACTEL书籍(ACTEL原理与应用和ACTEL实验例程）和便宜的开发板让您迅速掌握ACTEL设计的精髓。ACTEL公司产品的主要特点和优势14111．完整免费的开发平台ACTEL公司产品的主要特点和优势4ACTEL公司的产品系列ACTEL公司的产品系列142ACTEL公司的产品系列ACTEL公司的产品系列49ACTEL产品Anti-fuseFPGAFlashFPGAIGLOOProASIC3FusionACTEL公司的产品系列143ACTEL产品Anti-fuseFPGAFlashFPGAFlashFPGAProASIC3

ProASIC3系列产品是ACTEL公司首先推出的Flash系列FPGA。IGLOO系列和Fusion系列产品是在ProASIC3的基础上开发出来的。ACTEL公司的产品系列144FlashFPGAACTEL公司的产品系列51ProASIC3系列FPGA以非易失性Flash技术为基础的。具有前面介绍过的FlashFPGA的一切优点。包括低功耗、可靠性高、保密性好、非易失性等。包括ProASIC3/E、ProASIC3nano和ProASIC3L。在功耗、价格、性能、密度等方面实现了突破，与同类产品相比优势突出。ProASIC3器件支持ARM®Cortex-M1和CoreMP7软IP核。并支持1万至300万个系统门和最多620个I/O。ACTEL公司的产品系列145ACTEL公司的产品系列52除了提供商用和工业温度器件以支持便携、消费电子、工业、通信和医疗应用之外，Actel还提供经特别甄选的汽车用和军用ProASIC3FPGA产品。ACTEL公司的产品系列146除了提供商用和工业温度器件以支持便携、消费电子、工业、通信和ProASIC3主要特点系统速度可达350MHz；内嵌FlashRom和Sram；支持Cortex-M1和CoreMP7软核；6个时钟调整电路(CCC)和集成在其中的PLL；多个I/OBank，为用户的使用提供了方便；支持多种I/O标准，支持各种常用的单端及差分标准，满足客户的多种需求；封装形式丰富多样；ACTEL公司的产品系列147ProASIC3主要特点ACTEL公司的产品系列54该系列多款产品支持汽车等级和军用等级的应用；A：Automotive，-40～125℃T：AECQ100，Grade1，-40～135

℃M：Military-55～125℃ACTEL公司的产品系列148该系列多款产品支持汽车等级和军用等级的应用；ACTEL公司的ProASIC3系列FPGA在汽车电子中的应用ACTEL公司的产品系列149ProASIC3系列FPGA在汽车电子中的应用ACTEL公司AEC-Q100是汽车电子设备委员会（AEC）提出的认证标准，并在全球获得公认，以作为汽车电子系统的基准。符合AEC-Q100标准要求的电子组件是可靠的高质量组件，可适用于严苛的汽车环境，并不需要再进行另外的组件级认证测试。

Actel的ProASIC3器件是业界首款达到AEC-Q100Grade1这一质量级别的FPGA产品。ACTEL公司的产品系列150AEC-Q100是汽车电子设备委员会（AEC）提出的认证标准ProASIC3产品成功的通过了一系列专为确保汽车应用中半导体器件的质量、可靠性和耐久性的临界压力测试，为汽车制造商提供了可替代昂贵、复杂的ASIC技术的灵活、可靠的解决方案。能够通过该认证，意味着FPGA的使用范围扩大了，从以往的车舱内信息通信处理和信息娱乐应用，扩展到系统的关键应用如乘客坐姿检测系统、后视和侧视相机、传动控制系统、引擎控制块和安全系统等。ACTEL公司的产品系列151ProASIC3产品成功的通过了一系列专为确保汽车应用中半导ProASIC3在汽车业应用举例：Delphi（德尔福）公司是全球领先的汽车系统和零部件供应商,为全球几乎所有著名汽车制造商提供品种齐全的汽车零部件产品模块和系统解决方案。该公司在专为重型柴油车引擎设计的引擎控制模块中，采用ActelProASIC3FPGA。Magna（麦格纳）为世界第三大汽车零部件供应商，500强企业之一，该公司选用ActelProASIC3FPGA来实现其汽车视觉系统。ACTEL公司的产品系列152ProASIC3在汽车业应用举例：ACTEL公司的产品系列5ProASIC3系列产品内部结构示意图ACTEL公司的产品系列153ProASIC3系列产品内部结构示意图ACTEL公司的产品系CCC(ClockConditionCircuit)的特点有些CCC内嵌PLL；可以和3个全局时钟网络相连；内部有延时模块，调节范围-7.56~11.12ns，步长为160ps；内嵌了PLL的CCC中，有5个分/倍频模块，还可以进行时钟相位调整，0º、90º、180º和270º；ACTEL公司的产品系列154CCC(ClockConditionCircuit)的特时钟调整电路示意图ACTEL公司的产品系列155时钟调整电路示意图ACTEL公司的产品系列62PLL输入和输出频率范围：输入频率：1.5MHz~350MHZ；输出频率：0.75MHz~350MHz；ACTEL公司的产品系列156PLL输入和输出频率范围：ACTEL公司的产品系列63I/O标准ProASIC3系列支持9种I/O标准，7种单端和2种差分标准，速度分别可以达到350Mbits/s和700Mbits/s；支持DDRI/O接口，速度700Mbits/s；ProASIC3E系列支持19种I/O标准；多数标准支持热插拔。ACTEL公司的产品系列157I/O标准ACTEL公司的产品系列64对DDRI/O的处理ProASIC3/E系列产品对DDR输入的处理采取的是内部有级联触发器的方式。这样在FPGA内部逻辑侧，可以采用单一时钟沿采样。ACTEL公司的产品系列158对DDRI/O的处理ACTEL公司的产品系列65有级联触发器的DDR输入处理ACTEL