PLD可编程逻辑器件发展简介

随着电子技术的飞速发展,电子工程师已越来越不满足于使用通用逻辑器件来构成数字罗辑系统.目前专用集成电路A S IC己成为世界各大半导体厂商竞相开发的产品,在庞大的AS IC家族中,有一大类产品是由用户自己而不是由芯片生产厂最后完成其逻辑功能的,一类产品就是可编程逻辑器件·现在用户使用可编程ASIC,借助日益先进的E D A技术,可以实现各种数字电子系统以及功能模块的调试,下面分别阐述。历史上可编程逻辑器件经历了从P R O M、P L A、P A L、G A L、E P L D到C P L D和F P G A的发展过程,在结构、工艺、集成度、功能、速度和灵活性方面都有了很大的改进和提高.可编程逻辑器件大致的演变过程如下:  ( 1) 7 0年代,熔丝编程的P R O M和P L A器件是最早的可编程逻辑器件. (2 ) 70年代末,A M D公司开始推出P A L器件.  ( 3 ) 8 0年代初,加it c公司发明可电擦写的,比P A L使用更灵活的G A L器件.可编程逻辑器件（PLD）是电子工程领域中不可或缺的一部分，它们允许用户根据特定需求定制逻辑功能，极大地促进了数字系统设计的灵活性和效率。本文将深入探讨PLD的发展历程、国内外趋势、主要厂商以及FPGA作为PLD的一种代表在当前和未来的作用。 PLD的历史始于20世纪70年代，最早的可编程逻辑器件包括熔丝编程的PROM（可编程只读存储器）和PLA（可编程逻辑阵列）。这些器件虽然提供了基本的逻辑定制能力，但它们的局限性在于一旦编程后无法更改。70年代末，AMD公司引入了PAL（可编程阵列逻辑），这标志着PLD技术的一大进步，因为它允许用户自定义逻辑功能，且在一定程度上提高了灵活性。 80年代，PLD的发展迎来了重大突破。GAL（通用阵列逻辑）由Gatetec公司推出，这种器件不仅可电擦写，而且比PAL更为灵活，适合更复杂的设计。随后，Xilinx公司在80年代中期提出了现场可编程门阵列（FPGA）的概念，实现了更高程度的可编程性和可重构性，同时Altera公司推出了EPLD（可擦除可编程逻辑器件），其集成度进一步提升，支持紫外线或电擦除。 80年代末，Lattice公司的CPLD（复杂可编程逻辑器件）引入了在系统编程（ISP）技术，使得在不拆卸设备的情况下即可对器件进行编程，这是PLD技术的又一次革新。FPGA和CPLD的出现，使得数字系统设计从传统的电路板层面转向了芯片层面，极大地简化了设计流程，并提高了设计效率。 FPGA是当今最广泛使用的PLD之一，它由Altera和Xilinx这两家全球领先的公司主导。FPGA以其高度的可编程性、高性能和低延迟特性，被广泛应用于通信、计算、医疗、航空航天等多个领域。例如，Altera的Quartus软件是FPGA设计的主流工具，而Xilinx则率先制造出FPGA并将其推广到全球，其产品在65nm制程技术上占据了重要地位。国内FPGA的学习和应用正逐渐升温，但全面理解和熟练掌握FPGA设计仍然是一个挑战。与发达国家相比，国内在FPGA研究和应用上还存在差距，需要更多的时间和努力去追赶。尽管FPGA的设计复杂度和成本较高，但其在定制化和快速原型验证上的优势使其在某些特定领域具有不可替代的地位。未来，随着摩尔定律的持续发展，PLD将向着更高的集成度、更快的速度、更低的功耗方向演进。新兴的技术如3D堆叠、量子计算等也可能对PLD的形态和功能产生深远影响。此外，随着云计算和边缘计算的发展，FPGA在数据中心和物联网设备中的角色将更加重要，为满足快速变化的市场需求提供灵活的解决方案。 PLD的发展历程反映了电子技术的迅速进步，FPGA作为其中的典型代表，已成为现代数字系统设计的关键组成部分。随着技术的不断创新，我们有理由相信，PLD将在未来的电子系统中发挥更大的作用，推动科技的持续演进。