最新FPGA所需的电源IC为电子多样化提供空间

近年来，电子设备(应用)的多样化与高性能化以惊人的速度不断发展。可以说，这种趋势使各产品的开发周期缩短，并给半导体技术带来了巨大的发展空间。

在这种背景下，被称为FPGA的LSI为电子设备的开发作出了巨大贡献，它比以往任何时候更引人关注，市场规模不断扩大。

1.何谓FPGA

FPGA为Field Programmable Gate Array的缩写，意为在现场(Field)、可擦写(Programmable=可编程)的、逻辑门(Gate)呈阵列(Array)状排布的半定制LSI，简言之，即“后期电路可擦写逻辑元件”。

产品售出后也可进行再设计，可顺利进行产品的更新以及新协议标准的应对。这是制成后内容即被固定的ASIC (Application Specific Integrated Circuit：特定应用定制IC)和ASSP (Application Specific Standard Product：特定应用的功能专业化的标准、市售IC)所没有的、只有FPGA才具备的特点。

FPGA不仅具备可再编程的灵活性，随着近年来技术的发展，FPGA的高集成度、高性能化、低功耗化、低成本化也在不断进步，FPGA已经逐渐具备了与ASIC和ASSP同等程度的功能，因此，在各种电子设备中的应用日益广泛。

2.FPGA所需求的电源规格

ROHM于今年7月开发出并发布了对应最新FPGA的、即Xilinx公司生产的28nm制程7系列的开关稳压控制器“BD95601MUV(1ch)”、“BD95602MUV(2ch)”。另外，还开发出用于AVNET Internix公司FPGA用开发套件(MiniModule Plus)(照片1)的电源模块板。(照片2)

照片2：ROHM电源模块板

这两种成为参考设计的电源IC性能非常好，而且通用性强，不仅可用于FPGA，还可在更广泛的应用中使用。最近的高端FPGA(此次AVNET Internix公司的开发套件为Xilinx Kintex-7用)，由于其制程工艺的微细化以及与其相应的低电压化、内核部与接口部的电源分离以及数字电路与模拟电路的混装等多电源化，必然需要先进的电源管理。电压精度当然要求低波纹，而且要求具备投入时序管理和优异的负载瞬态响应性能。图1为ROHM电源模块的输出结构，表示生成上述项目的各开关稳压控制器与电压/电流。

图1：电源模块的输出结构与FPGA的电源要求

这种模块需要内部电路、I/O、RAM、收发器用等共8种电压。以内部电路用VCCINT为例，电压精度为±3%。

系统电压等通常为±5%，因此，仅从比例考虑的话±3%可视为稍微苛刻的要求，但按实际的容许电压考虑的话：3.3V±3%为3.3V±99mV，VCCINT=1.0V±3%为1.0V±30mV即、VCCINT的容差仅为±30mV，当电压较低时，实际的容许电压值要求严格。这对于具有波纹电压的开关稳压器来说是非常苛刻的条件，如果负载瞬态响应速度不够快，也很容易超出容许范围。对于电源来说，实现低电压高电流输出、高精度高稳定性是巨大的课题。

另外，不仅是电源精度，对于多数电源来说，都已详细规定了电源上电时序、断电时序，不满足这些要求就会发生FPGA不启动等问题。

―实现高速负载瞬态响应的ROHM开关稳