Key note speaker på FPGA-dagen, arrangerad av FPGA World, var Mike Dini som är en veteran i sammanhanget. Han gav en historisk återblick över programmerbara logikkretsar och sneglade till sist litet smått på framtiden i sitt föredrag med titeln ”FPGAs – Past, present and future. Notes from the past 25 years”.

Mike Dini  har sedan 1985 som ägare lett Dini Group. Det är ett konsultföretag som har specialiserat sig på lösningar i TTL och ECL med en förkärlek för lösningar i FPGA, CPLD och ASIC.  Erfarenhetsbasen omfattar bl a konstruktioner programmerbara kretsar från i Xilinx (serierna 3000 och 4000), ACTEL (ACT1, 2 och 3) AMD Match, Altera MAX (serierna 5000, 7000 och 8000), Atmel, QuickLogic och Cypress.
Andra erfarenheter kommer från VHDL/Verilog med med EDA-program som Exemplar, Synplicity och ViewLogic.

Nu mogen marknad
Mike Dini inledde sin presentation med att visa en graf från Semica research Corporation FPGA-marknadens utveckling med dess stora fluktuationer, men över tid stadiga tillväxt.
– Sedan 2011 har FPGA-marknaden har gått in i en lugnare, mognare tillväxtfas, med en tillväxt på mellan 10 och 20 procent per år.
Det började på 80-talet med kretsstrukturer som PAL  (Programmable Array Logic) och PLA (Programmable Logic Array). Mike Dini nämnde Philips PLS153 som den första PAL-kretsen (Den hette 82S153 från början, där S stod för Signetics. Philips köpte bolaget 1975, men drev det vidare under namnen Signetics under några år, red anm).
I stora drag var det en mycket enkel grindmatris som inte kunde åstadkomma särskilt mycket.
Mer användbara PAL-kretsar kom från MMI: PAL16-familjen som hade 0, 4, 6 eller 8 vippor på utgången.  Utvecklingen till 16V8 innebar att man kunde välja hur man routade utgångarna.
22V10 var än mer avancerad och kunde användas för tillståndsmaskiner (state machines).

FPGA och CPLD
Mike Dini nämnde 1985 som ett viktigt år. Då debuterade nämligen Xilinx.
– Så står det att läsa på ”webben”, men jag tror att företaget och kretsarna fanns redan 1984.
Xilinx XC2064 var marknadens första FPGA-krets (Field-Programmable Gate Array). Den bestod av 64 programmerbara block.
Altera ville ungefär samtidigt in på samma marknad, men kallade sina strukturer för CPLD (Complex Programmable Logic Device).
– Skillnaden mellan FPGA och CPLD var i huvuddrag semantisk. Vid denna tid stämde ”alla” halvledarföretag varandra och troligen fanns det legala hinder för Altera att marknadsföra kretsarna under epitetet FPGA. I själva verket bestod Alteras kretsar av block av FPGA.
Då, under 1980-talets mitt fanns det en mängd aktörer av programmerbar logik: Xilinx, Altera, MMI, Lattice, AMD, Actel och Quick Logic.
Konstruktionerna utfördes exempelvis i schemaritningsprogram som Palasm, Able och CUPL. Under mitten av 1990-talet Slog VHDL och Verilog igenom. Kring 2010 var typiska verktyg Verilog och VHDL, System Verilog, OpenCL och Matlab.

Kretsar som floppat
Mike Dini gav några exempel på fall som å ena sidan gick helt snett och å andra sidan var rena lyckofall.
En praktmiss anser han Xilinx XC40125 vara:
– Dess struktur var en enda röra. Det krävdes specialister för att få den att fungera. I praktiken var den oanvändbar, något som Xilinx blev medvetna om och drog konsekvenser av detta.
Han visade upp en sammanställning från Xilinx hemsida där XC40125 följdriktigt ersatts av en tom ruta!
– En annan miss var höghastighets-transceivers i Virtex-4FX. Företaget gjorde fyra, fem, kanske sex iterationer, men frågan var om de någonsin fungerade?
Som exempel på en mycket lyckad konstruktion tog Mike Dini upp Actels krets ACT1.
– Detta var den första krets vars utgångar kunde routas. Kretsen hade en särställning till dess att Xilinx Virtex och Altera Stratix kom ut. Användbarheten ökade med syntesverktyg som Exemplar och Symplicity.

Framtid
Efter denna genomgång av historien var det dags att säga något om den framtida utvecklingen. Det blev en mycket kort presentation, men förvisso är det svårt att sia om framtiden i den här branschen.
Fakta är att Xilinx och Altera klart dominerar marknaden. Kanske har de 90 procent marknadsandel tillsammans.
– Det växlar mellan vilken av dem som är störst för tillfället.
En av de sent inkomna spelarna på FPGA-planen är Tabuk och Achronix.
– Efter dem kommer vi nog inte att få se fler FPGA-tillverkare komma in på marknaden. Det finns helt enkelt inte plats för flera aktörer.
– Med dagens förutsättningar, ca 500 000 – 600 000 programmerare i världen, kanske 25 000 VHDL/Verilog-nyttjare kanske framtiden går mot OpenCL (Open Computer Language), men jag tvivlar på en utveckling mot HPC (High Performance Computing). Det viktiga är ”time-to-solution” och att hålla effektkonsumtionen nere. Bitcoin blir viktigt för utvecklingen.

Tabuk och Achronix har lyckats ta sig in på FPGA-marknaden. Här ser vi Les MacInnes, Achronix, och Magnus Granfelt, Broadband Technology AB (svensk representant) som ställde ut på FPGA-dagen i Stockholm.

Filed under: SvenskTeknik