第一部分：專用ＦＰＧＡ工具開發商

FPGA設計工具面臨的挑戰與發展趨勢

根據Gartner Dataquest的分析報告顯示：2005年ASIC和FPGA/PLD的增長率分別為3.9％和5.8％，而2006年，兩者的增長率分別達到8.3％和13.4％。可以看到FPGA的發展速度明顯高于ASIC。隨著兩大FPGA巨頭Xilinx和Altera爭相推出65nm工藝FPGA芯片Virtex-5以及StratixⅢ系列，FPGA迎來了空前繁榮的時代。同時，先進的工藝使得ASIC的開發成本不斷上升，加上市場對于設計靈活性和上市時間的迫切需求，進一步促進了FPGA應用領域的不斷擴大。越來越多的系統廠商選用FPGA來實現最終產品，或者為大型ASIC和SoC設計作初期的原型設計。

有關統計顯示，未來消費電子(包括HDTV和無線應用等)和汽車電子是FPGA應用領域中成長最快的。人們期盼FPGA的成本更低、功耗更低、性能更高，這同時也意味著FPGA的設計日趨復雜，器件的密度越來越高，時序收斂問題也日益突出，這些問題都在挑戰著FPGA開發工具的性能。很多設計還要集成更多的IP應用甚至是CPU或者DSP內核，FPGA向火規模系統芯片挺進，力求在大規模應用中取代ASIC。這都需要借助更為專業高效的工具來實現。

FPGA開發工具包括軟件開發工具和硬件開發工具兩類。其中硬件開發工具主要是FPGA廠商或第三方廠商開發的FPGA開發板及相關調試下載工具，另外，邏輯分析儀和示波器等也常常用于FPGA開發過程葉中的調試階段。在軟件開發工具方面，針對FPGA設計的各個階段，FPGA廠商和EDA軟件公司提供了很多優秀的EDA工具。一般來說，FPGA廠商提供的開發環境可以涌蓋從源代碼編寫到最后仿真調試的各個階段，對于不算十分復雜的FPGA設計，可以利用這類的開發環境進行FPGA的開發設計，但是EDA廠商提供的專用工具顯然具有更大的優勢，可以替代廠商自帶開發工具的各個設計階段，從而充分地利用FPGA的設計資源，并加速整個設計的進展。事實上，在Xilinx發布Virtex-4/Virtex-5系列產品的同時，也推薦客戶使用專業的EDA工具，例如Synplicity的綜合工具Synplify Pro和物理綜合工具Synplify Premier，以便充分發揮芯片的性能。

設計工具市場

今天的FPGA提供大容量，超高速的性能，針對不同領域優化的多平臺FPGA以其革命性的能力促使FPGA技術加速進入更多的應用領域中，并大大縮短了產品的上市時間。今后五年內，基于FPGA的系統設計將增加30％，尤其在消費電子如高清電視里的應用非常廣泛，而采用FPGA做ASIC的原型設計也成為節省成本和縮短原型設計時間的流行手段。Synplicity的資料顯示，在該公司廣泛分布于消費電子、電信、計算機和設計服務領域的客戶中，有45％的客戶采用FPGA來設計他們的產品，而采用傳統Cell-based ASIC的客戶則占32％，還有23％在使用門陣列。隨著器件復雜性的增加，設計人員需要更精密復雜的工具，定位在FPGA設計上的EDA工具電面臨著更大的發展契機。

synplicity設計工具

目前，FPGA芯片的發展趨勢主要集中在幾個方面：

向更高容量，更大密度的系統級邁進；

向低成本，低電壓，微功耗，微封裝方向發展；

MCU，DSP，ARM等嵌入式處理器IP更多的集成在FPGA中；

FPGA芯片的接口越來越豐富；

FPGA的基本開發流程包括：設計輸入，設計仿真，設計綜合，布局布線，配置，調試六個步驟。

在這6個步驟中，設計仿真、設計綜合和調試是最重要的步驟。其中，綜合工具的性能更是對設計的結果有直接的影響。

隨著FPGA芯片的容量越來越大，復雜度不斷提升，功能要求越來越復雜，對FPGA開發工具的要求也提出了挑戰。以Xilinx為例，為了應對IP Core的開發和集成的需要，開發了IP Core牛成工具Cote Generator和IP Core包裝工具IP Capture，提供了片內邏輯分析儀Chipscope ILA進行片內邏輯調試。而且System Generator和Simulink一起使用還可以生成數字信號處理的FPGA硬什實現。為了適合團隊開發和微量修改，還推出了增量設計流程供開發者使用。在ISE新的版本中，可以支持多CPU的處理器系統，以節約開發時間。

Synplicity的開發工具也不慚推出新的版本，包含了一些有競爭力的特點：

Synplify Pro的每個新版本都會在面積和性能上有一些提升，以允分利川和發揮FPGA的資源；Synplify Pro的多點綜合流程可以很好的和ISE的增量設計流程一起使用，便于團隊開發和設計修改。

Synplify DSP可以和Simulink及Matlab起使用，生成直接用于硬件實現的RTL源代碼，一方而，可以加快產品的開發周期；另一方面，又可以節約購買專門的IP所帶來的成本提升。

在調試領域，Identify比起廠商自帶的工。具Chipscope或者SignalTap也具打優勢，主要體現在設計者可以直接在RTL源碼級進行調試以及靈活的斷點和觸發點設置。

隨著Xilinx和Altera深亞微米工藝FPGA芯片的推出，傳統的綜合工具不能充分發揮出這些芯片的優勢，針對這一現狀，Synplicity的Synplify Premier物理綜合工具顯示出了較強的優勢，由于可以在綜合的同時進行布局以及預布線，因此，該工具可以提供更精確的時序估計，在提升設計性能的同時，提高設計修改的魯棒性。