相对于通用MCU和专用SoC，FPGA除了具有灵活的可编程性这一大优势之外，还有两个绕不开的劣势，那就是贵和功耗高。因此FPGA厂商也在降功耗、减成本的道路上一直孜孜不倦，可见FPGA的强势发力应用领域基本都在工业、航天、国防这些对成本和功耗不是很敏感的高端领域。加上FPGA在软件及专利方面设有层层技术壁垒，大部分市场都被几家国际大厂商垄断，其它厂商似乎很难再插足进去。

然而纵观中等密度市场，客户也希望出现第三家公司提供性价比更高的产品，从而提高和大厂商的议价权。因此，如果做好功耗和成本优化，中小FPGA厂商还有望抓住客户的痛点，满足其需求，拿到更多市场份额。

美高安森美在FPGA行业积累30年，看到了中等密度市场的机会，最近推出了PolarFire FPGA系列，PolarFire的寓意是“高性能低功耗”。美高森美公司系统级芯片产品组副总裁兼业务部经理Bruce Weyer表示，“PolarFire FPGA不仅具备了非易失性FPGA的全部优点，还凭借10G收发器、先进I／O、安全性和DSP能力，向用户提供具有比SRAM FPGA更佳功耗和成本的解决方案，这在业界属于首次。对于通信基础设施市场中的接入部分，OEM厂商努力帮客户带来更多带宽，同时降低资本支出／运营支出，而电力和物料单（BOM）成本是达成该目标的两个关键因素，PolarFire FPGA低成本低功耗的优势对其非常有利。”

多方面帮户客户实现最佳成本优化

随着工艺的不断发展，FPGA厂商更愿意采用最新的20nm、16nmFinFET工艺降低功耗，获得客户青睐，然而对于中等密度FPGA市场来说，成本是一个最大的痛点。美高森美与Cypress合作，针对PolarFireFPGA，优化了其专有的SONOS工艺。相比传统的闪存技术，SONOS让非易失性存储组件能有效降低成本，并使用更小的电荷泵，较小的电荷泵带来了更灵活的设计和更小的裸片。另外，美高森美还选择了对中等密度FPGA有着最高性价比的28nm工艺节点，进而也降低了芯片成本。

在密度优化方面，一般FPGA厂商通过伸缩性架构满足数百万LE密度，然后瀑布式向下裁剪出中等规模器件，这样做效率低下，价格昂贵。PolarFire FPGA采用了优化的中等密度／中带宽架构，只专注于500LE密度以下的市场应用，虽然无法做到全面覆盖，但是这种架构适合于其较小带宽处理需求，最终得到更低的功耗和TCO。

一般FPGA厂商只有高端产品才具有收发器、高速I／O和安全性方面的增值特性，但PolarFire FPGA 具有中等带宽应用所需的12．7G收发器性能，GPIO提供了1000BaseXGbE和SGMII能力，允许聚合多个通路的GbE，其具有高端安全功能包括DPA防范和来自AthenaCorporation的一颗高性能安全处理器。

功耗最低的中等密度FPGA

通过测试对比，PolarFire FPGA比同类中等密度产品功耗降低50％。这是如何做到的？Bruce Weyer解释，“主要有三点：第一，非易失性FPGA的漏电量平均比SRAMFPGA低10倍；第二，专注于针对12．7Gbps传送速率实现最优的裸片尺寸和功耗，相比竞争产品，PolarFire收发器的面积和功耗效率要高出2倍至2．5倍；第三，独有的深度睡眠模式Flash＊Freeze，采用了非易失性技术，电路可以立即唤醒，对于SRAM器件初始化消耗大量电流，Flash＊Freeze具有同级最佳待机功耗。”

“通过降低功耗，可以降低运营成本，如增加热冗余度，可以提供计算能力，适应无风扇的应用，无需或仅适用小型散热片。”Bruce Weyer补充。

打破软件技术壁垒

中小FPGA厂商如果想打入这个市场，软件是最大的技术壁垒，市面上能够自主设计芯片并自主开发软件的公司少之又少。美高森美针对PolarFire FPGA做了Libero SoC设计套件，向用户提供了全面并且易于学习使用和采纳的开发工具。该套件集成了行业标准工具（SynopsysSynplifyPro综合和MentorGraphicsModelSim仿真），采用了与竞争对手类似的设计流，提供了同级最佳的约束条件管理、调试能力和安全生产编程特性。这些工具为客户提供了更方便的迁移路径，带来了明显的高生产率。

Bruce Weyer总结，“采用PolarFire FPGA，客户不仅降低功耗和成本，而且采用中等密度的产品就可以实现市面上高端产品所具有的功能，如安全性和可靠性。”