ОБЗОР ПЛИС РОССИЙСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

АННОТАЦИЯ

Рассмотрены программируемые логические интегральные схемы Российского производства и сравнили их с зарубежными аналогами.

Ключевые слова: ПЛИС, ПЗУ, элементная база.

Программируемая логическая интегральная схема — электронный компонент (интегральная микросхема), используемый для создания конфигурируемых цифровых электронных схем. В отличие от обычных цифровых микросхем, логика работы ПЛИС не определяется при изготовлении, а задаётся посредством программирования (проектирования). Для программирования используются программатор и IDE (отладочная среда), позволяющие задать желаемую структуру цифрового устройства в виде принципиальной электрической схемы или программы на специальных языках описания аппаратуры: Verilog, VHDL, AHDL и др.

Ведущими мировыми производителями ПЛИС на данный момент являются такие компании как Microchip, Intel, Xilinx, Achronix. Многие предприятия оборудованы их интегральными схемами, но в данный момент в России реализуется программа по импортозамещению, в том числе и в области микроэлектроники и приборостроения. Рассмотри и сравним ПЛИС отечественного производства и производства компании Intel.

Intel (Altera) - один из крупнейших разработчиков ASIC, программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), была основана в 1983 г. Как предприятие без собственных производственных мощностей, компания концентрируется в первую очередь на разработке схем и модулей на основе таких языков описания аппаратуры, как VHDL, Verilog и собственный AHDL. В области производства микросхем сотрудничает с различными производителями.

Основные изделия — это программируемые микросхемы, а также услуги по преобразованию проектов под ПЛИС в ASIC для массового производства. Компания также выпускает программы для разработки встроенного программного обеспечения для ПЛИС, а также компиляторы под ядро процессора собственной разработки.

В России одним из крупнейших поставщиков элементной базы для предприятий-изготовителей радиоэлектронной продукции является АО «КТЦ» Электроника». В 2019 г. предприятие освоило производство программируемых логических интегральных схем 5578ТС084 и 5578ТС094. ПЛИС 5578ТС084 предназначена для замены зарубежных микросхем EP3C16 фирмы Altera и ПЛИС 5578ТС094 предназначена для замены зарубежных микросхем EP3C25 фирмы Altera.

ПЛИС 5578ТС084 и 5578ТС094, выпускаемые отечественной промышленностью,— достаточно новые функциональные аналоги изделий EP3C16 и EP3C25 от компании Altera, для сравнения параметры ПЛИС отечественного производства  представлены в таблице 1, а от компании Altera в таблице 2. Из данных, приведенных в таблице, мы видим, что параметры отечественных и импортных интегральных схем схожи. Исходя из этого мы можем сделать вывод, что отечественные ПЛИС не уступают зарубежным.

Таблица 1.

Параметры ПЛИС 5578ТС084 и 5578ТС094

Таблица 2.

Параметры ПЛИС EP3C16 и EP3C25

Отдельно рассмотри ПЗУ для ПЛИС. Для хранения конфигурационных данных ПЛИС 5578ТС084(094) АО «КТЦ «Электроника» рекомендует применять ОППЗУ 5578РС025 объемом 8 Мбит, а для 5578ТС024 — ЭСППЗУ 5578РС015 объемом 2 Мбит. Новые ПЛИС выполнены по 90-нм КМОП-технологии и обладают преимуществом характеристик в сравнении с 5578ТС024, а это означает увеличенное количество аппаратных умножителей, блоков пользовательской памяти и, что не менее важно, наличие блоков ФАПЧ (PLL), однако здесь по-прежнему отсутствуют LVDS. На данный момент имеется несколько ПЗУ отечественного производства для конфигурирования ПЛИС серий 5576 и 5578. Среди основных характеристик ПЗУ для конфигурирования ПЛИС особое внимание обращает на себя то, что львиная доля ПЗУ имеет однократное программирование. На этапе проектирования модуля или прибора, где может быть применима ПЛИС, конфигурируемая с внешней ПЗУ, не всегда удобно использовать ПЗУ однократного действия. Особенно если речь идет о модернизации программного обеспечения на стадии опытного образца или готового изделия. Одним из авторов статьи, опубликованной в журнале «Компоненты и технологии» , был описан метод конфигурирования ПЛИС 5578ТС024 с ЭСППЗУ 5576РС1У от компании АО «ПКК Миландр», а также способ получения *.pof-файла прошивки для одной ЭСППЗУ . Для использования 5576РС1У с новыми ПЛИС 5578ТС084(094) необходимо учесть, что напряжение питания ПЛИС составляет 2,5 В, а ЭСППЗУ — 3,3 В. По этой причине для согласования сигналов между ПЛИС и ЭСППЗУ автор рекомендует применять микросхему 8-разрядного шинного формирователя выходных уровней 5572ИН2АУ или проработать схему согласования с помощью транзисторов  и расположить их на обратной стороне платы печатного монтажа.

В статье были рассмотрены программируемые логические интегральные схемы Российского производства, а также сравнение их с иностранными аналогами.  Таким образом, можно сделать следующее заключение: на данный момент отечественные ПЛИС стали производиться относительно недавно и по характеристикам не уступают зарубежным и в скором времени их могут использовать на всех Российских предприятиях.

Список литературы:

1. Арбузов И. Применение одного типа ЭСППЗУ 5576РС1У(EPC4) для ПЛИС 5576ХС4Т и 5578ТС024 // Компоненты и технологии. 2019. № 7.