目前，可編程ASIC 器件已經(jīng)是一個非常龐大的家族了，生產(chǎn)廠家眾多、產(chǎn)品名稱各異、制造工藝和結(jié)構(gòu)也不盡相同。例如，目前生產(chǎn)可編程ASIC 器件的廠家有主要有XILINX、ALTERA、LATTICE、ACTEL、ATMEL、AMD、CYPRESS、INTEL、MOTOROLA、TI（TEXAS INSTRUMENT）等廠家。各廠家又有不同的系列和產(chǎn)品名稱，器件結(jié)構(gòu)和分類更是不同。目前，常見的可編程ASIC器件有FPGA，CPLD，GAL，PAL，PLA和PROM等。由于歷史的原因，對可編程ASIC器件的命名不很規(guī)范，可編程ASIC器件有多種分類方法，沒有統(tǒng)一的分類標(biāo)淮。本節(jié)介紹其中幾種比較通行的分類方法。
1．編程ASIC器件的集成度分類
  集成度是集成電路一項很重要的指標(biāo)，如果從集成密度上分類，可分為低密度可編程ASIC器件和高密度可編程ASIC邏輯器件。通常，當(dāng)PLD中的等效門數(shù)超過500門，則認(rèn)為它是高密度PLD。如果按照這個標(biāo)準(zhǔn)，PROM、PLA、PAL和GAL器件屬于低密度可編程ASIC器件，而CPLD和FPGA屬于高密度可編程ASIC器件。
２．從互連結(jié)構(gòu)上分類
  從互連結(jié)構(gòu)上可將PLD分為確定型和統(tǒng)計型兩類。
確定型PLD是指互連結(jié)構(gòu)每次用相同的互連線實現(xiàn)布線，所以線路的時延是可以預(yù)測的，這類PLD的定時特性常?？梢詮臄?shù)據(jù)手冊上查閱而事先確定。這種基本結(jié)構(gòu)大多為與或陣列的器件，它能有效地實現(xiàn)“積之和”形式的布爾邏輯函數(shù)。包括簡單PLD器件(PROM，PLA，PAL和GAL)和CPLD。目前除了FPGA器件外，基本上都屬于這一類結(jié)構(gòu)。確定型PLD是通過修改與有固連內(nèi)部電路的邏輯功能來編程.
統(tǒng)計型結(jié)構(gòu)的典型代表是FPGA。它是指設(shè)計系統(tǒng)每次執(zhí)行相同功能，都能給出不同的布線模式，一般無法確切地預(yù)知線路的時延。所以，設(shè)計系統(tǒng)必須允許設(shè)計者提出約束條件，如關(guān)鍵路徑的時延。統(tǒng)計型結(jié)構(gòu)的可編程ASIC器件主要通過改變內(nèi)部連線的布線來編程。
３．編程元件上分類 
（１）熔絲(Fuse)或反熔絲開關(guān)。
熔絲開關(guān)是最早的可編程元件，由熔斷絲組成。在需要編程的互連節(jié)點上設(shè)置相應(yīng)的熔絲開關(guān)。在編程時，需要保持連接的節(jié)點保留熔絲，需要去除連接的節(jié)點熔絲用電流熔斷，最后留在器件內(nèi)的熔絲模式?jīng)Q定相應(yīng)的器件邏輯功能。它是一次可編程器件，缺點是占用面積大、要求大電流、難于測試。使用熔絲開關(guān)技術(shù)的可編程ASIC器件如PROM，PAL和xilinx的XC5000系列器件等。
反熔絲元件克服了熔絲元件的缺點，在編程元件的尺寸和性能比熔絲開關(guān)有顯著的改善。反熔絲開關(guān)通過擊穿介質(zhì)達(dá)到連通線路的目的。反熔絲在硅片上只占一個通孔的面積，因此反熔絲占用硅片面積小，對提高芯片的集成密度很有利。
（２）浮柵編程技術(shù)  浮柵編程技術(shù)包括紫外線擦除、電編程的UVEPROM，以及電編程的EEPROM和閃速存儲器（Flash Memory）。它們都用懸浮柵存儲電荷的方法來保存編程數(shù)據(jù)。所以在斷電時，存儲數(shù)據(jù)不會丟失。GAL和大多數(shù)CPLD都用這種方式編程。
（３）SRAM配置存儲器  使用靜態(tài)存儲器SRAM存儲配置數(shù)據(jù)，稱配置存儲器。目前Xilinx公司生產(chǎn)的FPGA主要采用了這種編程結(jié)構(gòu)。這種SRAM配置存儲器具有很強(qiáng)的抗干擾性。與其它編程元件相比，具有高密度和高可靠性的特點。
第1類、第2類和第3類器件稱為非易失性器件，它們在編程后，即使掉電配置數(shù)據(jù)仍保持在器件上；第4類器件即SRAM器件稱為易失性器件，每次掉電后配置數(shù)據(jù)會丟失，在每次上電時需要進(jìn)行重新配置。
４．從可編程特性上
  從可編程特性上可分為一次可編程和重復(fù)可編程兩類。由于熔絲或反熔絲器件只能寫一次，所以稱一次性編程器件器件，其它方式編程的器件均可以多次編程。一次可編程的典型產(chǎn)品是PROM、PAL和熔絲型FPGA。在重復(fù)可編程的器件中，用紫外線擦除的產(chǎn)品的編程次數(shù)一般在幾十次的量級，采用電擦除方式的次數(shù)稍多些，采用 E2CMOS藝的產(chǎn)品，擦寫次數(shù)可達(dá)上千次，而采用 SRAM（靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器）結(jié)構(gòu)，則被認(rèn)為可實現(xiàn)無限次的編程。

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標(biāo)簽：器件、編程

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文章名稱：《可編程ASIC器件如何分類及有哪些特點》

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