虽然国际金融危机已经波及半导体产业，但FPGA（现场可编程门阵列）仍然保持着发展的活力。在今年岁末，Altera公司宣布了FPGA行业的一大突破，他们历经两年多的努力研发，开始向客户提供业界第一款40纳米FPGA芯片——— Stratix ВIV系列，比原计划提前了一周。

      40纳米器件提前供货

      FPGA产品一直是半导体制造工艺的排头兵，每一次半导体工艺向新节点跃升的时候，FPGA都是继CPU和存储器之后另一类较早采用新工艺的产品。2001年FPGA进入0.15微米时代，2002年进入0.13微米时代，2003年进入90纳米时代，2006年进入了65纳米时代，而这一次，它又跃升到40纳米节点。FPGA行业已经开始规划32纳米产品，未来还将有22纳米、16纳米和11纳米的产品演进规划。
      40纳米器件最突出的一个优势就是高密度。相对于65纳米技术，40纳米技术集成的晶体管数量是65纳米产品的2.3倍。Altera公司40纳米器件中最多可集成10亿个晶体管。StratixIV系列中的高密度器件逻辑单元达到68万个，之前的产品最高密度是34万个，存储器接口也是原来器件的2倍。而且，之前的产品集成的收发器是20个，但StratixIV最大达到了48个，而且实现了高带宽，工作速率高达8.5Gbps，功耗是原来产品的1/2。
      在40纳米产品开始出货之前，Altera公司已经接到了很多订单，创下了新产品在出货前接受订单数量最多的纪录。据悉，首批出货产品将有40家客户，涉及通信系统(包括基站、交换机等)、军事系统及医疗系统等多个应用领域，在这40家客户中也包括中国的企业。

      克服40纳米设计两大挑战

      Altera公司在推出40纳米器件的过程中克服了诸多技术挑战。其中主要包括两方面，一是功率的管理，二是高速I/O接口。
      在功率管理方面，从90纳米节点开始，工艺技术的升级受到了功耗因素的限制，例如，低功耗FPGA的功耗要在0.25W到3W之间，高速FPGA的功耗要在2W到20W之间。而且，每次向新工艺节点升级时，在逻辑单元密度倍增的条件下，功耗要保持不变。但要实现这一目标，就要应对来自静态功耗的挑战，因为，随着FPGA产品逻辑密度和速率的增加，对静态功率的管理变得越来越困难，在65纳米/40纳米器件中，静态功耗已占器件总功耗的1/3。
      为有效地降低器件功耗，Altera公司研发出了独特的可编程功率管理技术。Altera研究发现，多数电路块并不处于高速运行状态，因此不需要将所有逻辑单元都置于高性能状态。为此，Altera公司的可编程功耗技术将少量的关键时序电路采用高速设置，其他则采用低功耗设置。由此，在不影响运行速度的前提下，40纳米FPGA的静态功耗降低了45%。
      在40纳米节点遇到的另一挑战是高速I/O。目前，通信市场对器件或系统间的高速通信需求不断增加。而随着晶体管尺寸的减小，基于数字工艺的高速I/O的模拟/射频设计遇到了一系列挑战，包括晶体管氧化层厚度很薄，短沟道效应引起模拟电路的增益降低，数字电路采用的应力技术引起模拟电路特性的不一致。但由于电路提供了多种器件、不同的氧化层、不同的阈值、不同电压可供优化，而且，采用特殊工艺可以满足模拟电路关键晶体管的性能要求。这些办法使40纳米器件的收发器实现了高达10Gbps的速率。 

   

      中电报编辑选择奖·FPGA

      Altera公司StratixIVFPGA系列

      产品介绍：StratixIVFPGA系列包括两种型号产品：增强型和收发器型。StratixIV系列提供多达680K逻辑单元，逻辑容量是竞争高端FPGA的两倍以上，性能比竞争解决方案高出35%。该器件还支持速率高达1067Mbps的DDR3存储器接口。 StratixIV GXFPGA具有工作在8.5Gbps的48个收发器，支持开发新一代宽带通信基础设施。此次推出的第一款器件是EP4SGX230，它含有230K逻辑单元、工作速率高达8.5Gbps的36个嵌入式收发器、17MbitsRAM以及1288个嵌入式乘法器。
      推荐理由：StratixIVFPGAEP4SGX230是业内首款40纳米FPGA产品，这是目前业内技术最先进的产品。在开发该产品过程中，Altera的可编程功耗技术克服了40纳米器件对功耗的挑战，实现了产品的低功耗。采取多种工艺技术，实现了StratixIVGXFPGA高速数据速率、宽带和数据处理能力。