ElectroniqueCircuits logiques programmables: une solution sans risque pour un circuit personnalisé .Avantages des circuits logiques programmables: gain de place, plus grande fiabilité des connexions, mise sur le marché plus rapide. Revers de la médaille: plus coûteux que les circuits spécifiques ...

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Circuits logiques programmables: une solution sans risque pour un circuit personnalisé .Avantages des circuits logiques programmables: gain de place, plus grande fiabilité des connexions, mise sur le marché plus rapide. Revers de la médaille: plus coûteux que les circuits spécifiques dès que l'on passe aux très grandes séries.



Destinés à intégrer des applications électroniques spécifiques, les circuits logiques PLD (Programmable Logique Devices) et FPGA (Field Programmable Gate Arrays), généralement plus complexes, offrent la particularité d'être programmables directement par l'utilisateur. Le concept n'est pas nouveau, mais il est actuellement en plein essor. Ainsi, selon le cabinet d'études In-Stat, le marché global de ce type de circuits, qui était de 1205millions de dollars en 1993, devrait pratiquement doubler d'ici à la fin 1997! Ce succès repose en partie sur la maîtrise relativement récente de différentes filières technologiques permettant de proposer des circuits programmables aussi importants et performants que des produits standards ou à la demande. D'autre part, les outils informatiques nécessaires à un développement facile et rapide sont désormais disponibles et parfaitement fiables. Ainsi, un circuit PLD ou FPGA peut se programmer en quelques jours, voire quelques heures avec simplement un micro-ordinateur, un programmateur et un logiciel de conception. Le coeur de ces circuits est constitué d'une matrice de connexion reliant les entrées aux différents éléments actifs (comme des bascules, des portes ou des macrofonctions) implantés sur la puce de silicium. Le développeur relie ensemble les fonctions qu'il souhaite utiliser. Ainsi naît un circuit adapté à une application spécifique et capable de remplacer plusieurs circuits standards. Premier avantage: un gain de place très important sur les cartes électroniques. Parallèlement, cette solution offre aussi une augmentation non négligeable de la fiabilité. Le câblage étant intégré dans le silicium, bon nombre de problèmes relatifs aux supports et aux connexions, via notamment les trous métallisés, disparaissent en partie.

Pour les prototypes et les premières séries

Vis-à-vis des circuits Asic (Application Specified Integrated Circuit) classiques proposés pour des conceptions à la demande, les atouts des PLD ou des FPGA sont moins spectaculaires, mais tout autant recherchés. Le premier est incontestablement la rapidité de mise sur le marché. Les circuits logiques programmables ne nécessitent aucun développement de masques et sont ainsi opérationnels beaucoup plus rapidement que n'importe quel autre type de circuit Asic. Un point capital dans les secteurs où l'introduction rapide du produit est synonyme de prise de parts de marché. C'est une des raisons de leur succès auprès des fabricants de micro-ordinateurs, qui les utilisent pratiquement tout le temps sur les prototypes et les premières séries fabriquées.

Multiplication des solutions technologiques

Mais toute médaille ayant son revers, les circuits PLD ou FPGA deviennent vite beaucoup plus coûteux que les circuits spécifiques dès que l'on dépasse un nombre critique de pièces. La solution pour des grandes séries consiste donc à utiliser les circuits programmables pour réaliser et valider les études, puis à passer à un circuit prédiffusé ou précaractérisé suivant la quantité de circuits dont on a besoin. Pour répondre à la demande, les fabricants de semiconducteurs ont multiplié les solutions technologiques. Il s'ensuit l'introduction de nombreux produits différenciés, notamment par la nature et la quantité des blocs logiques disponibles. Ainsi, il existe des PLD simples reposant sur une structure régulière de ports "ET" et "OU" adaptés aux petites applications. Pour des systèmes plus complexes, on trouve des CPLD (Complexes PLD) ou des FPGA intégrant des macrofonctions. Autre point de différenciation, la façon dont sont réalisées les interconnexions, avec, là aussi, des solutions multiples. Les circuits à fusibles ou antifusibles sont programmables une seule fois et définitivement, mais demeurent rapides et peu chers. A l'opposé, les circuits basés sur des technologies mémoire Eprom, EEprom et Sram peuvent se reprogrammer plus ou moins facilement. Compte tenu de la diversité des solutions proposées, les informations fournies par les fabricants sont souvent très délicates à comparer. Conscients de cette difficulté, les principaux acteurs de ce marché se sont regroupés au sein d'un consortium baptisé Prep (voir ci-dessus) pour définir une méthodologie des conditions d'essais et des tests. Ce regroupement permet de comparer objectivement les vitesses et les densités d'intégration; mais beaucoup d'autres caractéristiques, telles que la facilité de développement ou de reprogrammation, restent toujours à l'appréciation de chacun.





Le plus grand circuit logique programmable du monde

Pour offrir 50000 portes utilisables, l'EPF8050M d'Altera (notre photo) repose sur une technologie de module multichip (MCM). Ce circuit est constitué de cinq puces, dont quatre circuits programmables FLEX EPF81188 et un circuit d'interconnexion programmable sur site fabriqué par la société Aptix. Comme tous ces composants sont basés sur des cellules mémoires RAM, l'EPF8050M peut être reprogrammé autant de fois que nécessaire.Il est présenté en boîtier Fakir 516 broches et devait être disponible dans le courant du troisième trimestre 1994.



BON A SAVOIR

Les cellules Eprom (Erasable Programmable Read Only Memory) et l'EEprom (Electrical Eprom) sont effaçables respectivement par exposition aux ultraviolets ou par électricité. Elles sont toutes deux non volatiles.

La cellule Sram (Static Random Acces Memory) garantit une consommation particulièrement faible et une reconfiguration aisée directement sur la carte.

Le Programmable Electronics Performance (Prep) a été créé en octobre 1992 par Actel, Altera et Xilinx. Ils regroupent actuellement treize sociétés impliquées dans les circuits logiques programmables, dont AMD, American Microsystems, AT&T, Cypress, Data I/O, Intel, Lattice, Minc, Quick Logic, Texas Instruments.

SPDEI (Syndicat professionnel de la distribution en électronique industrielle), 13, rue de Marivaux, 75002 Paris. Tél: (1) 42-97-46-25

USINE NOUVELLE - N°2470 -

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