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Choisir un circuit logique programmable

ELISABETH FEDER redaction@industrie-technologies.com

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Un circuit logique programmable (en anglais, field programmable gate array ou FPGA) est un circuit intégré composé de nombreuses cellules logiques élémentaires que l'on peut assembler et interconnecter librement. Il peut être configuré, et, au besoin reconfiguré après sa fabrication afin de réaliser les fonctions nécessaires à une application donnée.

À QUOI ÇA SERT ?

Intégrer

Le circuit logique programmable permet d'intégrer rapidement des fonctions électroniques, selon un cahier des charges personnalisé. Il apporte une solution là où les produits disponibles sur étagère font défaut ou quand le volume de l'application ne justifie pas le développement d'un circuit spécifique (Asic).

Économiser

Le coût d'une solution matérielle basée sur un circuit logique programmable est très inférieur à celui d'un Asic. Un circuit logique programmable peut donc servir au prototypage rapide d'Asic - pour tester sans risque une idée ou un concept - ou tout simplement le remplacer.

Évoluer

À mesure qu'un produit évolue, une solution à base de FPGA laisse ouvertes toutes les options de mise à jour. Les améliorations fonctionnelles ou les changements de gamme de performances sont réalisés sans modifier tout l'environnement du circuit, accélérant ainsi l'introduction de nouveaux produits sur le marché.

COMMENT FAIRE SON CHOIX ?

Analyse préalable

L'offre en FPGA est variée et complexe, il convient donc de se poser des questions prioritaires : Quelles sont les exigences de l'application ? Quelle sera l'évolution de mon application ? Quelle est la pérennité de la technologie, et de la production chez tel ou tel fournisseur ? Quels sont mes besoins de support de conception ?

Les fonctions disponibles

Une fois les besoins en termes d'interfaces et de fonctions définis, l'utilisateur déterminera l'offre adéquate sur le plan du nombre d'éléments programmables, de la densité mémoire, du nombre d'entrées/sorties proposé et de la disponibilité des blocs de fonctions spécifiques.

La consommation

À chaque saut technologique, la consommation diminue. Ce critère de choix remonte souvent dans la hiérarchie des priorités, surtout si l'application doit être peu énergivore et/ou portable. Des techniques spécifiques existent pour intégrer des modes opérationnels de basse consommation.

LES POINTS À SURVEILLER

Caractéristiques techniques

Tous les fournisseurs déclinent leur offre en une multitude de familles comprenant chacune plusieurs modèles avec des caractéristiques adaptées à différents secteurs.

Critères économiques

Outre le prix des produits, qui varie fortement en fonction des caractéristiques, entrent en ligne de compte la disponibilité et la pérennité de l'offre et le risque sécuritaire potentiel.

Compatibilité

Ne pas négliger la flexibilité d'évolution au sein d'une même famille de produits, ou d'une génération technologique à la suivante.

Migration vers un circuit spécifique

Si l'application est susceptible de déboucher sur d'importants volumes de production, il faut s'assurer d'emblée de la migration possible vers un circuit spécifique.

Outils de développement

Pour mettre au point le programme de configuration du FPGA, l'utilisateur peut se laisser guider par les outils du fournisseur ou d'éditeurs spécialisés. S'il ne dispose pas des compétences nécessaires, il fera appel à un centre de conception.

L'AVIS DE L'EXPERT

ccJEAN-EUDES DUMETZ,

DIRECTEUR TECHNIQUE

CHEZ REFLEX CES

« Tout, ou presque, est aujourd'hui réalisable avec une approche programmable. Elle va offrir de vastes possibilités d'intégration, une grande souplesse de conception ainsi que la facilité de mise à jour et de correction à moindre coût. Un circuit intégré spécifique (Asic) sera plus intégré, car optimisé au plan de la surface de silicium utilisée et de la consommation, mais également plus coûteux et non évolutif. »

ÉTAT DU MARCHÉ

Le marché mondial des circuits logiques programmables est promis à une croissance plus importante que jamais. Le marché des FPGA se situait à 4,2 milliards de dollars en 2010, et devrait monter à 5,9 milliards de dollars d'ici 2014, soit une croissance moyenne annuelle de 13 % (contre + 7 % de moyenne annuelle pour le marché total des semiconducteurs). Par comparaison, le marché des circuits intégrés spécifiques (Asic) et celui des circuits standards à applications spécifiques (ASSP), s'établissaient respectivement à 12,5 milliards de dollars et à 55 milliards de dollars en 2010. Pour certains analystes, le marché total accessible aux circuits logiques programmables s'étendrait potentiellement à l'ensemble des circuits logiques, du fait de leur densité croissante et des fonctions fixes disponibles. Soit un marché global estimé à 80 milliards de dollars en 2010.

SOURCES : IHS ISUPPLI, GARTNER.

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