利用现成FPGA开发板进行ASIC原型开发

全定制与现成的原型开发板

大约在本文写作前的三至五年，所有多个FPGA的原型开发板是“建立你自己的”全定制品种。相反，今天有着众多现成的多个FPGA的原型开发板供应商群体。

提供一些参考，传统的硬件模拟目前的市场是每年一亿美元。比较起来，在过去几年中，没有任何人真正注意到，现成的多个FPGA的原型开发板工业已经增长到硬件模拟市场规模的四分之三。

工程师认为任何通用的都是次最优的。事实上，工程师经常希望建立他们自己的定制原型开发板，因为他们认为其性能将更好，他们相信与真实的世界接口将更容易，这些接口将更接近于他们想要的，他们认为这将减少项目成本，并且这将减少产品推向市场的时间。让我们依次列出这些观点：

*更好的性能：在包含了两个或三个以上FPGA的原型开发板情况下，定制实现方式将超过它的现成对应物的性能是非常不可能的。这是因为设计这样一块电路板要求非常高水平的知识和经验，这只能通过在几年内设计数代这样的电路板得到提高。

*消除创新：如果一项ASIC设计适合单个的FPGA，然后设计和实现一块定制的电路板是相对简单的。比较起来，在一项要求两个FPGA的ASIC设计的情况下，该问题变得非常令人感兴趣；并且，当使用三个或更多的FPGA时，事情变得按指数规律增加复杂性。

*消除接口：如果一项ASIC设计适合单个的FPGA，然后有一些令人信服的原因来设计定制电路板。其中一个原因是，在同一块卡上按照任何接口逻辑实现该FPGA通常是有意义的。然而，在多个FPGA的原型开发板的解决方案中，通过使用很知名的现成电路板以及集中努力在特制的接口卡设计上，接口问题几乎总是很简单的。

*减少成本：设计和实现高端多个FPGA原型开发板要求大量的专业设计工程师和版图工程师，这将比简单的购买现成的电路板增加非常大的成本。

*减少产品推向市场的时间：即使对一家专业设计和实现多个FPGA原型开发板的公司而言，高端电路板的制作能够很容易的花费掉9个月(并且这假设多个工程师和版图设计师分多班倒班工作)的时间。不必惊讶，一个非专业的团队将几乎肯定花费更长的时间，这能够很容易的造成项目落后于它的进度表，并且失去它的市场空间。作为一个多个FPGA原型开发板设计问题复杂性的例子，考虑来自Dini集团的DN8000K10电路板。Dini集团是Synplicity原型开发计划的合作伙伴成员。

DN8000K10是一个USB 2.0主机逻辑原型系统，其能够用二到十六个高容量的FPGA来组装。在其最高的配置中，该电路板能够被用于代表保守值相当于24,000,000 ASIC门的原型设计。

DN8000K10的设计和实现共花费九个月的时间。最为该项目的一部分，六位版图工程师分两班轮班工作了几个月。最终的产品是28层的电路板，其芯片间通讯是在350 MHz下采用低压差分信号(LVDS)实现的。(在设计管脚受限的情况下，每个LVDS管脚对支持集成的SERDES，这能够提供高达10:1的复用。)在这一复杂度上，噪声的处理问题和信号完成性问题要求很高的知识和经验水平。这一水平的电路板完全超过了今天现成的自动布线工具能够找到解决方案的能力的一至两个数量级；所以，每个管脚是“手工挑选”，并且每条路径是“手工连接”——没有使用自动布线(除了该电路板周围的外围设备之外)。