综合FPGAs、ASIC和ASSP优势，Atmel打造科定制处理器

爱特梅尔公司(Atmel Corp)表示，该公司将量产一种新的可定制金属可编程32位基于ARM的微控制器，这种微处理器被称为可定制爱特梅尔处理器(Customizable Atmel Processors, CAP)。

爱特梅尔的ASIC的市场营销总监Jay Johnson表示，与通常由FPGA实现的DSP算法相比，新的AT91CAP可定制爱特梅尔处理器所提供的DSP算法性能要高8倍，因而，使功耗和单位IC成本得到极大地降低，下降了30%到50%之多。新的CAP器件将是爱特梅尔现有32位基于ARM7、ARM9及ARM11的AVR32UC3和AVR32 AP7微控制器系列的扩展。

Johnson指出：“对于算法上复杂的设计，设计工程师一直被局限于三个选项：DSP处理器、FPGA或定制ASIC。”FPGA在该市场中已经取得了重大进展，这是因为它们实现了比DSP处理器更快的DSP功能，并且不需要大批量及与ASIC相关的NRE费用。

然而，众所周知的是FPGA存在高功耗且性能远不及定制IC的问题。与所有爱特梅尔的32位微控制器类似，AT91CAP MCU包括一个爱特梅尔处理器内核，各种外围设备(每个外围设备都有自己的DMA)和多条高速总线。

新型可定制处理器模块的独特之处在于金属可编程模块(MP模块)，该模块具有与多达200万个FPGA等效的门，能用于实现下列任何一项功能：1) DSP算法或通常在FPGA中实现的其它IP；2)一个或更多的补充的处理器内核；3)目前在爱特梅尔的基于ARM7和ARM9的MCU系列的标准产品中还没有的附加外围设备。

“如果我们能开发一种允许开发商迅速地建立各种针对他们的特定需要而最优化的标准产品，我们将有更多的机会，” Johnson指出。

采用定制开发的库，金属可编程单元构造(Metal Programmable Cell Fabric, MPCF)结合了能配置到400种以上的不同功能单元之中的紧凑8三极管内核单元，Johnson说，MPCF的有效单元布线和附加金属层能提供比替代技术高得多的三极管和布局利用(率)。

Johnson表示，“在相同工艺技术下，由于已布线的门密度几乎等于标准单元ASIC的门密度，MPCF技术使CAP MCU的成本与可比的MCU-PLUS-FPGA解决方案的成本要低30%到50%，与标准单元ASIC相比则更具成本竞争优势。”

Johnson指出，通过把系统独有的IP和片上胶合逻辑与MCU进行集成，利用具有零等待状态的、能以完全总线速度运行的逻辑，与FPGA实现相关的开/关芯片延迟被消除了。Johnson表示，“MP模块具有400MHz或更大的时钟速率，从而有可能把在MP模块中实现的FPGA逻辑的性能提高8倍。”

要让开发商在他们对金属可编程逻辑模块应用的过程中把灵活性最大化，AT91CAP使能的MCU具有一个多层的总线矩阵，其中，具有专用于MP模块的多个总线主控单元，以消除总线冲突，并使片上带宽最大化。

例如，这一家族的新型器件之一—基于ARM7的AT91CAP7就有一个具有4个专门用于MP模块的总线主控单元的6层总线，MP模块的有19.2 Gbps的最大片上带宽。其它器件如基于ARM9的AT91CAP9包含一个具有3个专门用于MP模块的总线主控单元的12层总线，该模块具有38.4Gbps的最大片上带宽。

金属可编程方法也非常适用于多核器件，特别是如果开发商有一个与标准ARM配置及部分定制的内核变化都有关的设计时。Johnson表示，CAP9器件上的MP模块被设计用来实现具有高速缓冲存储器的第二个ARM926EJ-S内核。

以ARM7TDMI处理器核心为基础，包含可定制逻辑的AT91CAP7S MCU相当于约28K或50K FPGA LUT，或者是250K或450K可布线的ASIC门。基于ARM9的AT91CAP9S把一个200MHz ARM926EJ-S与每一个都具有16Kb容量的程序和数据高速缓冲存储器集成，并且可定制逻辑相当于约28K或56K FPGA LUT的(250K或500K可布线ASIC阵列)。

Johnson表示，任何现有的ARM7/9-PLUS-FPGA的设计都能被移植到AT91CAP器件中，包括掩膜费、工程收费和原型建立在内，NRE成本仅为15万美元。