Field-programmable gate array

Field-Programmable Gate Array (förkortat FPGA som kan översättas med på-plats-programmerbar logikmatris) är en integrerad krets som används inom digitalteknik vars fysiska funktion kan ändras genom att ansluta en enkel kabel som används för att översända en ny programmering. Dess funktion kan laddas direkt från ett digitalt minne som till exempel RAM, ROM eller Flashminne. När kretsen får elenergi kan valfri funktion laddas in, eller laddas om senare med en ny funktionsbeskrivning så ofta som önskas. FPGA-kretsar från företag som t.ex Xilinx eller Lattice Semiconductor är utrustade med inbyggt minne för funktionsbeskrivning som består även när kretsen saknar elförsörjning, dessa har dessutom hög prestanda.

När mindre antal produkter ska tillverkas, oftast mindre än 1000 st. Och där komplicerade funktioner behövs. Så kan FPGA kretsar programmeras till en viss funktion på ett sätt som innebär låga kostnader relativt till att ta fram en Grindmatris eller ASIC krets för samma uppgift. Då ASIC funktionen bestäms direkt vid tillverkning. Och kostar oftast minst 200 000 kronor i startkostnad. Kostnaden per krets är mindre för ASIC än för FPGA dock. Vid framtagande av prototyp är den låga startkostnaden och möjligheten till omgående ändringar något som gör FPGA ovärderligt. Dock är FPGA något långsammare än ASIC i prestanda. Kostnaden sjunker dock varje år och numera använder många tillverkare även FPGA:er i större volymer upp till 100 000 per år.

FPGA Design och Programmering

Funktionen för en FPGA krets beskrivs i ett språk där man kan uttrycka hårdvarufunktioner (och, eller, xor osv). Exempel på sådana språk är VHDL och Verilog. Språket underlättar utveckling och utvärdering av funktioner innan man gör sig besväret att programmera FPGA:en. Själva programmeringen utförs så att en digital kod som skapats på ett datorsystem överförs till ett startminne som kretsen använder vid spänningstillslag, eller laddas ner direkt till kretsen. En del kretsar har minnesceller som kräver elenergi för att behålla sitt innehålla medan andra kretsar har återställbara säkringar som behåller innehållet trots förlust av elenergin.

Kompatibilitet

Tillverkarna Xilinx och Actel erbjuder utvecklingsverktyg med Linux som plattform.

Se även

Programmable array logic (PAL) - Enklare grindmatris som blev tillgänglig under 1980-talet.
Programmable logic array (PLA)
Complex programmable logic device (CPLD) - Mer kapacitet än PAL, men mindre än FPGA. Snabb och tappar ej minnet vid kraftförlust.