Antifuse-based Devices

   與SRAM-based技術(shù)不同，基于反熔絲技術(shù)的設(shè)備，編程需要一個(gè)離線(xiàn)的編程器。反熔絲FPGA的開(kāi)發(fā)者列出如下優(yōu)勢(shì)：

   1、反熔絲FPGA一樣是非易失的（關(guān)機(jī)后配置數(shù)據(jù)仍然保留），這就意味著它們的啟動(dòng)速度非?？?，且不需要外部存儲(chǔ)芯片來(lái)保存配置數(shù)據(jù)，節(jié)省了額外的物料成本以及PCB設(shè)計(jì)空間。

   2、反熔絲FPGA的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是它們的內(nèi)部架構(gòu)設(shè)計(jì)是抑制噪聲的，這就意味著它們可以過(guò)更高的EMC標(biāo)準(zhǔn)。這就在軍航天中的應(yīng)用就非常的有意義，因?yàn)榛赟RAM-based技術(shù)的FPGA由于大干擾是會(huì)影響SRMA中的值，導(dǎo)致翻轉(zhuǎn)，程序出錯(cuò)。相比之下，一旦反熔絲的FPGA編程完，它不會(huì)被EMC改變，幾乎無(wú)這種可能。

   PS：這里說(shuō)個(gè)題外話(huà)，應(yīng)該注意的是，這些設(shè)備中的任何觸發(fā)器對(duì)EMC都很敏感。因此，工作在復(fù)雜環(huán)境下的芯片，對(duì)于EMC的干擾，必須擁有多重的抗干擾冗余設(shè)計(jì)。

   3、最大的優(yōu)勢(shì)其實(shí)在于基于反熔絲的FPGA由于其技術(shù)特性，編程結(jié)果都在其芯片內(nèi)部，這就導(dǎo)致了幾乎不可能對(duì)其進(jìn)行逆向工程。每個(gè)反熔絲的編程都是逐個(gè)進(jìn)行的，當(dāng)編程完畢時(shí)，就有可能設(shè)置一個(gè)特殊的安全保險(xiǎn)絲，它隨后阻止任何編程數(shù)據(jù)(以存在或沒(méi)有保險(xiǎn)絲的形式)從設(shè)備讀取出來(lái)。即使是將FPGA進(jìn)行磨片逆向，其反熔絲也是在內(nèi)部金屬氧化層內(nèi)，使得逆向工程幾乎不可能成功。

4、相同規(guī)模的基于反熔絲的FPGA的功耗只有SRAM-based FPAG的20%，運(yùn)行功耗顯著較低，其內(nèi)部的信號(hào)傳輸延遲更小。同時(shí)，同性能規(guī)格的反熔絲要比等效的SRAM單元小得多，所以芯片尺寸也會(huì)更小。

   當(dāng)然，它也有不方便的地方：

   它是OTP性質(zhì)的（One Time Programmable）。這就使得它不適合項(xiàng)目初段的開(kāi)發(fā)任務(wù)。

   內(nèi)部反熔絲需要額外的編程電路，每個(gè)反熔絲都需要一個(gè)編程晶體管。這是額外開(kāi)銷(xiāo)。

   基于反熔絲技術(shù)的FPGA通常要比SRAM-based FPGA總是要落后幾代，性能上的差距不小。

   現(xiàn)在項(xiàng)目中應(yīng)用到反熔絲技術(shù)的FPGA，基本不多，只有在復(fù)雜環(huán)境，高可靠性要求的項(xiàng)目中，才會(huì)用到。因?yàn)殡S著技術(shù)的發(fā)展，SRAM-based的FPGA的性能要比反熔絲FPGA高太多。

E2PROM/FLASH-based Devices

   這個(gè)是三大類(lèi)架構(gòu)中的最后一種，基于FLASH編程技術(shù)FPGA。

   基于E2PROM或flash的fpga與SRAM類(lèi)似，它們的配置單元通過(guò)長(zhǎng)移位寄存器式鏈連接在一起。一樣可以進(jìn)行離線(xiàn)編程，同時(shí)有些一樣可以進(jìn)行ISP，但是花費(fèi)的時(shí)間一般是SRAM的三倍左右。

   但是，它一樣有以下優(yōu)勢(shì)：

   1、與反熔絲一樣，是非易失的，上電快速啟動(dòng)。

   2、在保密性方面，使用了密 鑰等方式，保護(hù)了配置程序的安全。一旦對(duì)FPGA進(jìn)行了編程，就可以加載用戶(hù)定義密鑰(位模式)以保護(hù)其配置數(shù)據(jù)。在密鑰被加載之后，從設(shè)備讀取數(shù)據(jù)或向設(shè)備寫(xiě)入新數(shù)據(jù)的唯一方法是通過(guò)JTAG端口加載密鑰副本。

   3、雙晶體管結(jié)構(gòu)的E2PROM和FLASH單元盡管是單晶體結(jié)構(gòu)的EPROM體積的2.5倍，但是依舊要比SRAM串行架構(gòu)單元要小的多，所以，一樣可以做到芯片尺寸更小，以及信號(hào)延遲更低。

   同樣，也有不小的劣勢(shì)：

   工藝比SRAM FPGA要復(fù)雜，性能也比其要落后幾代。最重要的一點(diǎn)，由于其內(nèi)部架構(gòu)原因，有很多的上拉電阻，導(dǎo)致其靜態(tài)功耗較大。

   不過(guò)Actel旗下也有基于FLASH架構(gòu)的低功耗FPGA。

Hybrid FLASH-SRAM Devices

   最后，介紹一種比較新穎的架構(gòu)，F(xiàn)LASH-SRAM混雜架構(gòu)。分別在其不同的側(cè)重功能點(diǎn)，選擇了優(yōu)勢(shì)的架構(gòu)，集合在一個(gè)芯片上，使得兩者的優(yōu)勢(shì)共存，劣勢(shì)互補(bǔ)。

   下一章將介紹FPGA的粗細(xì)顆粒之分以及邏輯單元塊的介紹。