FPGA-leverantören Xilinx och CPLD-leverantören Altera lanserar varsin kretsfamilj med styckepriser i klass med jämförbara grindmatriser.

Priset på programmerbara logiska kretsar närmar sig nu en magisk gräns - grindmatrisernas pris. Därmed kan de programmerbara alternativen på allvar börja konkurrera med grindmatriserna.

I mitten av juni presenterade kretsleverantören Altera Flex 6000, en CPLD-familj med styckepriser som sägs vara fullt jämförbara med grindmatriser av motsvarande storlek. Rivalen Xilinx är inne på samma spår med den nylanserade XC5200XL- serien, en ny version av FPGA-serien XC5200. Ser man till totalkostnaden blir dessa lösningar mycket billigare än grindmatrisalternativet som ju även innebär engångsavgifter på hundratusentals kronor.



5 000 grindar för en dollar


Förklaringen till det låga styckepriset ligger i att kiselytan har krympts rejält. Altera har förbättrat arkitekturen med en ny typ av förbindning mellan närliggande logikblock. Avståndet mellan bondpaddarna har dessutom minskat till 3,2 mil (81 μm). De första kretsarna finns tillgängliga redan nu tillverkade i en 0,5 μm SRAM-process med tre metallager.

Under hösten flyttas familjen till en modernare 0,35 μm-process och nästa sommar väntas styckepriset ligga mellan 6 och 10 dollar för kvantiteter om 50 000. År 2000 skall 5 000 grindar kosta en enda dollar om allt går enligt planerna. Xilinx första 5200XL-exemplar skall finnas tillgängliga före jul, den minsta varianten lär gå på strax under 3 dollar, den största knappt 10 dollar.

Hur många grindar rymmer Alteras och Xilinx nykomlingar då? Ja, storleken imponerar knappast lika mycket som priset. Flex 6000-familjen erbjuder mellan 10 000 och 24 000 grindar.

Xilinx räknar numera logikceller istället för grindar. XC5200XL innehåller mellan 256 och 1 936 sådana logikceller, vilket innebär att den största medlemmen motsvarar i runda tal 20 000 logiska grindar i bästa fall. Som tårtdiagrammet här intill visar så riktar man sig alltså mot en ganska liten del av grindmatrismarknaden.

Visst har såväl Xilinx som Altera betydligt större kretsar i sortimentet, med upp till 130 000 grindar. Fast då är styckepriset flera gånger högre än motsvarande grindmatriser. Asicen är dessutom fortfarande det snabbaste alternativet.



Kort ledtid väger tungt


Nu skall man naturligtvis inte stirra sig blind på styckepriser och engångskostnader. De programmerbara kretsarna har två andra tunga fördelar - flexibilitet och korta ledtider, något som blir allt viktigare i dagens konstruktionsprojekt.

Gunnar Nordmark, frilanskonsult med 10-talet asicprojekt bakom sig, har nyligen avslutat en FPGA-konstruktion, en Xilinxkrets på runt 15 000 grindar. Och han är nöjd med kretsvalet.

- Programmerbara kretsar ger verkligen mycket kortare utvecklingstider än grindmatriserna, säger han.

- Kretsen kunde tas fram parallellt med kretskortet och när jag hittade fel i kretsen gjorde jag bara om den.

Ett fel i en asic hanteras som bekant inte lika smidigt. En ny vända hos asickonstruktörer kostar flera hundratusen kronor.

Än värre är den tid man tappar - produkten försenas i värsta fall flera månader.



Syntes så klart


En annan viktig fråga gäller verktygsstödet. Hårdvarubeskrivande språk och syntes är en självklarhet i asicvärlden medan många FPGA-konstruktörer fortfarande ritar scheman. Men på senare år har syntesverktyg för PLD- konstruktörer lanserats på löpande band. Gunnar Nordmark använde, föga förvånande med tanke på asicbakgrunden, syntes även till FPGA-konstruktionen.

- Självklart använde jag syntes, säger han.

Valet föll på Synplify från Synplicity, och Gunnar Nordmark är nöjd både med användarvänligheten och slutresultatet.

Men han betonar att man måste ha erfarenhet av såväl konstruktionsspråk som verktyg för att få ett lyckat resultat. Dagens syntesverktyg för FPGA-kretsar skiljer sig dessutom rejält från de första FPGA-syntesvarianterna som härmade asicverktygen.

- Egentligen är det som att jämföra äpplen och päron, menar Gunnar Nordmark.

- Asicverktyget gör först en hyfsad mappning och koncentrerar sig sedan på optimeringen. Mappningssteget är ofta oberoende av asicfamilj och allt kretsspecifikt görs vid optimeringen. Men den strategin är inte lika lyckad för FPGA-kretsar. Moderna FPGA-verktyget gör istället en väldigt avancerad mappning specifikt för kretsens arkitektur. Sedan hoppar verktyget i princip över optimeringen. Man kan alltså inte skruva på några parametrar och får i princip alltid samma resultat från samma kod. Skit in skit ut, så att säga. Därför är det så viktigt att verkligen behärska konstruktionsspråket.

Charlotta von Schultz