适用于消费性市场的nano FPGA技术

发性FlashROM

IGLOO组件内建有1kb的非挥发性FlashROM。此核心可被单独编程(擦除或写入)，而片上 AES解密功能可被用来保护数据在公共网络上的安全性。FlashROM可透过JTAG接口进行编程，而其内容能以相同的接口或利用直接FPGA核心寻址来读取。FlashROM仅可透过JTAG接口来编程，不可从内部的逻辑数组。

单芯片

Flashed-based FPGA可在芯片上的闪存单元中储存配置数据。一旦编程之后，此配置数据便成为此FPGA架构的一部分，与一般的SRAM-based FPGA不同，它在系统开启时，不需要再加载外部配置数据。所以，采用Flashed-based FPGA进行设计，就不需要额外的系统配置组件，例如以EEPROM或微控制器来加载装置配置数据，因此可以得到更简单的材料清单(BOM)、较小的 PCB占位面积、更高的安全性、以及更佳的系统可靠性等优点。

通电即用(live at power-up；LAPU)

Actel的Flashed-based FPGA支持LAPU(live at power-up，通电即用)的第零级(Level 0)标准。此特性能够在唤醒处理器、设定与配置内存区块、产生频率、与总线活动管理前，便进行系统组件初始化并执行重要任务。
LAPU 特性通常能简化整体系统设计，并同时降低系统成本。此外，系统电源的突然故障也不会毁损组件的闪存配置，而且与SRAM-based FPGA不同，当电源恢复时，此组件不需重载。因此，设计人员能透过免除配置PROM、监控电压、与产生频率的需求，来简化其PCB设计。

安全性

由于Flashed-based FPGA是非挥发性的，不需要采用启动PROM，也就降低了重要数据被复制的风险。IGLOO采用了FlashLock技术，无需任何外部组件，就可以提供独特的可重复编程性(reprogrammability)和设计安全性，这是只有具备非挥发性闪存的FPGA所具备的优势。

Actel的组件利用128位的flash-based FlashLock以及一单独的AES密钥来保护重要IP与配置数据。此外，FPGA配置和FlashROM数据能够在加载前，利用业界领先的AES- 128(FOPS192)位模块密码标准，先行加密。Actel FPGA有一内建的AES解密引擎和一个flash-based密钥，是目前市面上能提供最完整安全方案的可程序逻辑组件。相较于ASIC，由于可利用逆向工程技术移除金属层而泄漏出设计机密，Actel的flash-based FPGA拥有更高的安全性。

降低整体拥有成本

由于可减少使用的组件数量，以及提供远程可服务特性，采用flash-based FPGA可取得更低的整体拥有成本。

与SRAM-based FPGA不同，Actel的flash-based FPGA允许所有功能在通电时立即启用，不用额外的启动PROM。内建的安全机制可保护所有的编程信息，并能够以远程方式，安全地为FPGA逻辑进行更新。设计人员能够执行安全、远程、系统内重复编程，来支持日后的设计以及现场更新。Actel的nano FPGA是一具备成本效益的替代方案，因此即使是大批量产品，也不需要移转至改采ASIC设计。

应用实例

由于flash-based FPGA的技术优势，已经使其成为大批量消费性市场的理想选择，包括LCD控制应用、储存应用、以及人机界面等。特别是在各项的便携式产品中，LCD设计是其中非常重要的一环，而Actel的超低电压flash-based FPGA非常适合用来建置多种客制化的LCD控制器，在此以LCD背光控制为例来说明。

LCD背光是便携式应用中耗电最多的一部分，因此降低背光电源是延长电池寿命的重要关键。随着LED背光日益普遍，IGLOO组件能够扮演一个重要的控制角色。

LED驱动芯片中的电源管理(PWM)输入讯号是用来执行亮度控制。设计人员可以在IGLOO组件中建置一个PWM模块，如图2所示。

除了PWM亮度控制，IGLOO组件的FlashxFreeze功能也可用来显示LCD数据以及关闭LED背光。FlashxFreeze模式可让 IGLOO组件进入操作电压仅有2μW的低电压状态。当FlashxFreeze模式启动时，所有的I/O都成为tristated，使此组件维持相同的状态。一旦关闭FlashxFreeze模式，IGLOO组件会在1μs内，迅速跳回操作状态。



图2：IGLOO组件在LCD显示器背光控制中的应用

结论

电子产品正朝便携式与更高整合度的趋势发展，此外，设计人员也面临着更短上市时程的严峻设计挑战。传统的ASIC和ASSP的设计时间很长，而且不只初期设计的成本较高，一旦系统开始运作，日后的升级与更新也需要更多的成本与心力。

FPGA能针对这些问题，提供设计人员一个快速、弹性、与具成本效益的系统开发平台。与传统的客制化IC方式相较，采用FPGA，设计人员能以更短的时间、更低的成本进行设计。Actel的nano FPGA技术在功耗、尺寸、供货时间、温度、价格等各方面所具备的优势，已使flash-based FPGA成为大批量、小尺寸、便携式电子产品的理想方案，并可实现大批量电子装置的有效设计、制造、与维护。Actel的nano FPGA确实能将FPGA带到前所未有的应用领域中。