结合FPGA与结构化ASIC进行设计

由于结构化ASIC具有单位成本低、功耗低、性能高和转换快(fast turnaound)等特点，越来越多的先进系统设计工程师正在考虑予以采用。在结构化ASIC中，像通用逻辑门、存储器、锁相环和I/O缓存这些功能性资源都嵌在芯片内部经过预设计和预验证的基层中。然后，该层和顶部少数金属互联层一起完成定制。比起从头开始创建ASIC来说，这种方法可大幅缩短设计时间。

仅在芯片少数金属层上配置电路，不仅可以降低开发成本和缩短开发时间，而且降低了设计错误发生的风险。这是因为与ASIC需要设计许多掩膜层来构成芯片相比，结构化ASIC供应商只需要生成相对简单的金属层。

然而，利用结构化ASIC进行开发也不是没有风险。逻辑设计错误仍然可能存在。避免硅片设计反工的一种方法是使用FPGA作原型，然后将设计从FPGA转换成ASIC。

与标准单元ASIC相比，当结构化ASIC镜像FPGA上的可用资源时，针对结构化ASIC的FPGA原型更加成功。右文是使用结构化ASIC设计方法学的一些建议。

建议

1. 针对一定范围内的应用确立一种设计方法学。要确保你的设计团队受过有关工具和FPGA、ASIC架构的良好培训，以便能够构建最佳设计。

2. 利用软件开发环境，以此降低产生功能性逻辑错误等设计问题的风险。使用逻辑验证和仿真以及FPGA原型设计是行之有效的方法。

3. 利用那些能提供给你最佳性能和功能的FPGA特性进行FPGA原型设计。同时，利用应用所需的知识产权创建原型。

4. 尽可能在系统内检测你的设计，验证它是否符合设计要求。同时，要确保在所有要经历的电压和温度范围下利用FPGA原型对该系统进行了全面检测。

5. 使用FPGA或结构化ASIC进行系统设计。这种方法能实现两个目标。第一，你可以将FPGA投入生产并且将其转变为ASIC。这使得该系统能更快地进入市场。第二，如果对于ASIC有突然增加的需求而供应又不足时，就能够生产一些使用FPGA的系统。

不建议

1. 使用FPGA只对逻辑和低级I/O(例如LVTTL或者LVCMOS)进行原型设计。这会使得你的设计局限在低端门阵列，从而无法提供高性能。通常，FPGA中只有逻辑进行原型设计，这将导致错误理解设计在系统中工作的好坏。许多设计还需要高速存储接口。最好对其进行原型设计，以确保接口按需求工作，特别是在电压和温度变化下能正常工作。

2. 只根据单位成本而选择ASIC方法学。这种选择可能会节省一些物料清单(BOM)成本，但考虑到整个工程计划的实际开发时间和成本等因素，系统将失去竞争力。从长远看，FPGA和结构化ASIC能降低开发成本，缩短开发周期。

3. 对于专用标准产品(ASSP)的设计只考虑采用标准单元ASIC技术。考虑到年产量和产品最快面市的需求，有时候结构化ASIC或甚至FPGA才是最佳选择。

4. 在了解清楚设计的市场需求之前就贸然选择结构化ASIC。当你试图强行把一个设计放入太小或性能受限的结构化ASIC中时，该系统在市场上将直接面临生死考验(DOA)。

5. 只考虑单芯片解决方案。有时，构建系统的最好方法是采用两个器件而不是一个大规模ASIC。将设计分割开来，可以缩短整体开发时间、简化设计流程，还能降低设计反工的危险。