Actel-FPGA的架构

周立功单片机ActelFPGA培训(内部资料)测控事业部刘银华周立功单片机专注的力量成就梦想主要内容Actel介绍–公司简介–Actel主要的FlashFPGAFlashFPGA与SRAMFPGA对比–逻辑单元–固件错误–开关结构–安全性–资源利用率–功耗–ActelFPGA与Lattice的较量ProASCI3介绍–逻辑单元–I/O结构–功耗–RAM/ROM–全局网络–安全性周立功单片机专注的力量成就梦想主要内容Actel介绍–公司简介–Actel主要的FlashFPGAFlashFPGA与SRAMFPGA对比–逻辑单元–固件错误–开关结构–安全性–资源利用率–功耗–ActelFPGA与Lattice的较量ProASCI3介绍–逻辑单元–I/O结构–功耗–RAM/ROM–全局网络–安全性周立功单片机专注的力量成就梦想年，位于美国纽约，上市于纳斯达克交易所，代号:ACTL。全球约有雇员500人，香港、东京和汉城设有办事处，并在亚洲的主要城市建立了完善的分销商网络纽约周立功单片机专注的力量成就梦想，具有Flash的特征，一定的加密功能最安全可靠的FPGA业界唯一具有模拟功能的FPGA超低功耗FlashFPGA静态功耗最低5uW周立功单片机专注的力量成就梦想结构优点1.无需配置芯片2.速度快3.一定的安全性代表公司Actel特点1.精细颗粒架构2.基于独立组合逻辑和触发器3.Flash结构优点1.上电即可运行2.高可靠性3.高安全性代表公司Altera、Xilinx特点1.粗颗粒架构2.基于LUT和DFF的最小物理单元3.SRAM结构优点1.速度快缺点1.需要配置芯片FlashSRAMFlash和SRAM周立功单片机专注的力量成就梦想高能中子固件错误对比进来的中子在布线结构中引起固件错误，导致或信号的错误连接信号的丢失N+N+高能中子Ｐ衬底或进来的中子在逻辑单元中引起固件错误，导致信号的错误连接逻辑功能错误周立功单片机专注的力量成就梦想开关结构对比Flash开关好处面积小，更多的开关用于布线低功耗—与SRAM工艺相比具有更小阻抗和容性负载可重复编程且非易失性周立功单片机专注的力量成就梦想数据或拦截配置码流进行复制重建原理图或网表，了解设计运作并改进无道德合同制造商自行购芯片额外生产重新编写FPGA程序，使系统不能运行安全性克隆过建反向工程拒绝服务Altera/XilinxLatticeActel周立功单片机专注的力量成就梦想周立功单片机专注的力量成就梦想时间/ms电流/mA1001000500100系统时钟稳定周立功单片机专注的力量成就梦想可以防止前述的四种攻击，还是业界唯一具有加密功能的FPGA大约需要1ms左右的配置时间，需要一定的启动电流由于还是SRAM结构的FPGA，不可避免的存在前述的固件错误除了可以防止数据流被截取,其他的三种威胁依然存在每一个逻辑单元都是基于Flash结构，真正的非易失性无需配置过程，上电即可运行，很小的启动电流基于Flash单元结构的FPGA有很好的固件错误免疫功能本质还是SRAM结构的FPGA,只不过把配置芯片嵌入到芯片内部Actel与Lattice较量SRAM结构Flash结构上电即可运行固件错误免疫安全性高上电需要配置易固件错误安全性低周立功单片机专注的力量成就梦想主要内容Actel介绍–公司简介–Actel主要的FlashFPGAFlashFPGA与SRAMFPGA对比–逻辑单元–固件错误–开关结构–安全性–资源利用率–功耗–ActelFPGA与Lattice的较量ProASCI3介绍–逻辑单元–I/O结构–全局网络–RAM/ROM–功耗–安全性周立功单片机全局网络功耗I/O结构逻辑单元结构安全性RAM/ROM周立功单片机专注的力量成就梦想金属层Flash工艺CMOS技术的FPGA单电源基于AES技术和FlashLock技术ISP解决方案快速、单芯片、上电即行、固件错误免疫片内1Kbit的FLASHROM，最多504KbitRAM系统门从3万门到300万门最多616个IO、6个PLL、17种IO电平标准等业界最好的ISP解决方案3唯一具有ASIC特征的FPGA2相对丰富的资源4周立功单片机专注的力量成就梦想芯片内部结构周立功单片机专注的力量成就梦想、最小逻辑单元接近ASIC的精细颗粒的逻辑结构VersaTile2、每个Tile可以是输入的组合逻辑、锁存器和带使能端的D触发器3、设计中无论是组合逻辑还是时序逻辑都可以充分利用VersaTiles，资源利用率在不影响性能的前提下可以接近100%CCCCCCCCCCCCCCCCCCRAMRAMISPAES解密FlashROM电荷汞RAMRAMRAMRAMRAMRAMI/OBank0I/OBank2I/OBank3I/OBank3I/OBank1I/OBank1DFFYLUT-3DFFY逻辑单元结构或周立功单片机专注的力量成就梦想最多有616个单端或300个差分端口I/O单端I/O最快频率可达350MHz，差分可达700MHz最多有8个I/OBanks每个Banks可以独立设置I/O电压I/OBlocks支持多种输入单端输入输出、双向、DDR寄存器输入输出大部分I/O支持热插拔具有可调信号输出斜率和驱动能力最多支持19种I/O标准其中有两种差分—LVDS、LVPECLI/O特点周立功单片机专注的力量成就梦想条象限时钟网络(每个象限3个)每个Tile可以访问9个全局时钟网络(6个全局网络时钟和3个象限网络时钟)除了全局的时钟网络以外，内部还具有分段式的布线结构，使得FPGA内部可以高达252个时钟9时钟资源周立功单片机专注的力量成就梦想供用户使用，可以存放一些序列号、版本号等周立功单片机专注的力量成就梦想静态功耗4.动态功耗1.启动功耗2.配置功耗3.静态功耗4.动态功耗1.无2.无时间/ms系统电压系统时钟稳定配置SRAMFPGAS静态电流/mA上电启动电流SRAMFPGAsSRAMFPGAsＦlashFPGAs1001000500100PKSRAMFPGAFlashFPGA功耗周立功单片机专注的力量成就梦想设计１设计２设计3设计４/mW动态功耗测试结果选用容量匹配的FPGA，100MHz时钟，典型工作条件从所有的测试平均结果来看，ProASIC3的动态功耗是竞争对手的1/3周立功单片机专注的力量成就梦想过建答案在后文中。ActelFPGA采用的AES加密技术对配置文件进行加密，经过加密的配置文件，即使交给制造商或通过任何途径进行升级都不会有威胁。拒绝服务答案在后文中。ActelFPGA采用的FlashLock技术对芯片进行了物理级的加密，如果没有正确的密钥是无法对芯片操作的。反向工程已经有了答案。由于独特的Flash结构以及130nm7层金属层的工艺，即使去掉金属层也无法获得内部结构，因为破坏金属层的同时也破坏了晶体管的结构克隆已经有了答案。Flash架构的FPGA不需要配置芯片，掉电数据不会丢失，所以不存在外部数据流被截取的威胁安全性周立功单片机专注的力量成就梦想解密出的数据进行完整性判断，如果可用则写入芯片，可以一边下载一边认证。先判断FlashLock密钥是否正确，如果不正确直接拒绝对芯片操作判断配置文件中的AES密钥是否正确，如果正确则对文件进行解密安全性周立功单片机安全性可靠性高性能单芯片上电即行低功耗周立功单片机周立功单片机专注的力量成就梦想(LABWide)Ena(LABWide)Clr(LABWide)CLRNDQENASclear(LABWide)Sload(LABWide)RegisterchainconnectionRegisterchainoutputDirec