吴维起　刘安芝　高广珠

摘 要： FPGA的应用越来越广泛，随着制造工艺水平的不断提升，越来越高的器件密度以及性能使得功耗因数在FPGA设计中越来越重要。器件中元件模块的种类和数量对FPGA设计中功耗的动态范围影响较大，对FPGA的电源功耗进行了分析，并介绍了如何利用Altera公司的PowerPlay Early Power Estimator这一工具在设计前期尽可能准确地估计功耗并通过估计功耗对硬件设计进行优化选择。

关键词： FPGA； 静态功耗； 动态功耗； 触发率

中图分类号： TN47?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）05?0131?03

0 引 言

当前FPGA应用越来越广泛，在高性能FPGA设计中，越来越高的器件密度以及性能使得功耗因数更加重要。大规模器件在实现更多的系统功能，以更高的速度运行并完成更高级的功能的同时，功耗必然会更大。开发者在面对此类设计时会在功耗方面遇到很多挑战。对通过芯片重新编程就能够修改的FPGA设计，在设计过程中尽早完成电源供电和散热方案的设计有利于加速整个系统的实现。设计中系统组件应保持在一定的功耗预算范围内，如果超出预算则需要重新设计供电电源及散热方案，这会延长设计周期。同时较大的电源和散热硬件会增加成本，降低功耗也就降低了系统总成本。并且当设计中需要的风扇和散热硬件越多，系统故障的概率就越大，这将影响系统的可靠性。综上所述，做好早期功率估算具有重大意义。

1 FPGA器件功耗分析

当前，随着FPGA器件的封装尺寸越来越小，密度越来越大，同时系统对器件的性能和可靠性要求不断提高，功耗预算对电源方案，散热方案及系统故障影响的问题已不容忽视。……