三大FPGA芯片公司的主要产品系列和特点教学教材
FPGA概述PPT课件
6.底层内嵌功能单元 内嵌专用硬核是相对于底层嵌入的软核而言 的，硬核（Hard Core）使FPGA具有强大 的处理能力，等效于ASIC电路。
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1.3 IP核简介
IP（Intelligent Property）核
是具有知识产权的集成电路芯核总称，是 经过反复验证过的、具有特定功能的宏模 块，与芯片制造工艺无关，可以移植到不 同的半导体工艺中。
通道绑定原 理示意图
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5.预加重技术 在印制的电路板上，线路是呈现低通滤波 器的频率特性的，为解决高频部分的损失， 就要采取预加重技术。
预加重技术的思想是：在传输信号时，抬高 信号的高频信号，以补偿线路上高频分量的 损失。
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没有预加重 的发送波形
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预加重后的 发送波形
没有预加重 的接收波形
典型的IOB内部结构示意图
2.可配置逻辑块(CLB)
CLB是FPGA内的基本逻辑单元 .
CLB的实际数量和特性会依据器件的不同而不同，但是每 个CLB都包含一个可配置开关矩阵，此矩阵由选型电路(多 路复用器等)、触发器和4或6个输入组成。
典型的CLB结 构示意图
3. 数字时钟管理模块（DCM）
目前FPGA中多使用4输入的LUT，所以每一 个LUT可以看成是一个有4位地址线的RAM。当用 户通过原理图或HDL语言描述一个逻辑电路以后， PLD/FPGA开发软件会自动计算逻辑电路的所有可 能结果，并把真值表(即结果)写入RAM，这样，每 输入一个信号进行逻辑运算就等于输入一个地址去 进行查表，找出地址对应的内容，然后输出即可。
DLL简单模 型示意图
Xilinx DLL的典 型模型示意图
在FPGA设计中，消除时钟的传输延迟，实现高扇出 最简单的方法就是用DLL，把CLK0与CLKFB相连 即可。 利用一个DLL可以 实现2倍频输出
fpga硬件电路设计书籍
fpga硬件电路设计书籍FPGA (Field-Programmable Gate Array) 是一种可编程逻辑设备，用于实现数字电路的硬件设计。
它由逻辑门阵列、可编程连线和输入/输出引脚组成，可以根据用户的需求进行编程和重新配置。
随着FPGA技术的发展和应用越来越广泛，对于硬件电路设计方面的知识和技能也日益重要。
在本文中，我将介绍一些关于FPGA硬件电路设计的经典书籍，帮助读者更好地了解和掌握该领域的知识。
1. "FPGA原理与VHDL设计"（编著：曹志鹏）《FPGA原理与VHDL设计》是一本介绍FPGA硬件设计基础知识的经典教材。
本书从理论与实践的角度，首先详细介绍了FPGA的基本原理，包括逻辑门阵列、可编程连线和I/O引脚等。
然后，结合VHDL硬件描述语言，讲解了FPGA的编程方法和流程，以及常用的硬件设计技术和方法。
最后，通过实例和实验，让读者动手实践，加深对FPGA硬件设计的理解和应用能力。
2. "FPGA设计从入门到精通"（编著：郑宝山）《FPGA设计从入门到精通》是一本适合初学者的FPGA硬件电路设计书籍。
本书首先介绍了FPGA的基本概念和原理，包括FPGA的结构、工作原理和发展历程等。
然后，通过详细的实例和步骤，引导读者进行FPGA的环境搭建、编程工具的使用和简单电路的设计。
同时，本书还介绍了FPGA与其他硬件设备的连接和通信方式，以及FPGA在数字信号处理、通信系统和嵌入式系统中的应用。
通过逐步学习和实践，读者可以从入门到精通掌握FPGA硬件电路设计的核心技术和方法。
3. "FPGA高级设计方法与实践"（编著：张彦卓）《FPGA高级设计方法与实践》是一本面向有一定FPGA硬件设计基础的读者的进阶教材。
本书首先回顾了FPGA的基本原理和常用设计方法，然后深入讲解了FPGA高级设计的技术和方法。
其中包括时序控制、高速接口设计、时钟管理、电源管理以及设计调优等方面的内容。
fpga芯片的种类
fpga芯片的种类FPGA芯片的种类FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，它具有灵活可塑性和高性能，被广泛应用于数字电路设计和嵌入式系统开发领域。
随着技术的不断发展，FPGA芯片也呈现出多样化的种类和功能，本文将介绍几种常见的FPGA芯片。
1. Xilinx Virtex系列Xilinx Virtex系列是业界最强大的FPGA产品系列之一。
它以其卓越的性能和丰富的资源而受到广泛关注。
Virtex系列采用了最新的FPGA架构，具有高达数百万个可编程逻辑单元（LUT）和丰富的高速IO接口，可满足复杂系统设计的需求。
此外，Virtex系列还提供了丰富的硬核IP（Intellectual Property），如处理器核、高速串行收发器等，使其在高性能计算和通信领域具有重要应用。
2. Altera Cyclone系列Altera Cyclone系列是一种低成本、低功耗的FPGA芯片，广泛用于嵌入式系统和消费电子产品中。
Cyclone系列采用了先进的工艺技术，具有较高的逻辑密度和丰富的资源。
该系列芯片在功耗控制上表现出色，可满足对低功耗需求较高的应用场景。
Cyclone系列还支持多种外围接口和通信协议，如CAN、SPI、I2C等，方便与其他设备进行通信和互联。
3. Lattice iCE系列Lattice iCE系列是一种超低功耗的FPGA芯片，适用于移动设备和便携式电子产品。
iCE系列采用了极小的封装和低功耗设计，能够在极端环境下提供可靠的性能。
该系列芯片具有快速启动和低功耗特性，适合应用于电池供电的场景。
iCE系列还具有较高的集成度和资源利用率，可满足对系统复杂度和成本要求较高的应用。
4. Intel Stratix系列Intel Stratix系列是一种高性能、高密度的FPGA芯片，由英特尔（Intel）公司推出。
Stratix系列采用了英特尔的最新工艺技术，具有卓越的性能和可靠性。
FPGA入门培训教材共45张PPT课件
# STEP#4: run router, report actual utilization and timing, write checkpoint design, run drc, write verilog and xdc out route_design write_checkpoint -force $outputDir/post_route report_timing_summary -file $outputDir/post_route_timing_summary.rpt report_timing -sort_by group -max_paths 100 -path_type summary -file $outputDir/post_route_timing.rpt report_clock_utilization -file $outputDir/clock_util.rpt report_utilization -file $outputDir/post_route_util.rpt report_power -file $outputDir/post_route_power.rpt report_drc -file $outputDir/post_imp_drc.rpt write_verilog -force $outputDir/bft_impl_netlist.v write_xdc -no_fixed_only -force $outputDir/bft_impl.xdc
FPGA全面介绍 ppt课件
2016年10月11日 互路联由网器的及普交及换器出货量大首增 款嵌服 人入务工器智式数能F据、P中5GG心等A加需诞速求生
FPGA全面介绍 ppt课件
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2 FPGA设计思想与技巧 ——Present by 谭拢
乒乓操作、串并转换、流水线操作、数据接口的同步方法
2021/3/26
采
总
样
双口RAM
线
控
控
制
制
模
模
块
块
COM控制模块
时钟控制模块
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外部通讯接口 FPGA全面介绍 ppt课件
处理器模块
DSP
总
线
解
控
算
制
模
模
块
块
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PART 3 FPGA设计实例
FPGA与DSP间通信 双口RAM
EMIF与双口RAM之间的连接
2021/3/26
FPGA全面介绍 ppt课件
超20位美国会议员反对
2021/3/26
FPGA全面介绍 ppt课件
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PART 1 FPGA发展概述
1.2 FPGA结构概述
DCM
IOB IOB
CLB
BR AM
IOB
BR
IOB
AM
IOB：可编程输入输出单元 CLB：可配置逻辑块
BRAM：嵌入式块RAM
丰富的布线资源
底层内嵌功能单元：DLL、PLL、DSP和CPU等软核
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FPGA全面介绍 ppt课件
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PART 2 FPGA设计思想与技巧
数据接口同步方法
➢ 上级数据和本级时钟是异步的
3、ISP技术资料
ISP技术的特点
四、生产制 造技术中的 优越性
右图示出非ISP 制造流程图与 ISP流程的比较。
ISP技术的特点
◆生产流程简化 ISP技术不仅引起逻辑设计领域的变革，而且还使生产制造技 术有了质的飞跃。采用ISP器件，可以在芯片到货后直接到生产 场所将其安装在印刷电路板上，避免了单独编程和注标记的操 作过程，简化了制作流程，避免了环节多而引起的引脚损伤， 从而降低了成本。 ◆多功能硬件的实现 用ISP器件实现多功能硬件的基本概念是：通过在系统编程， 单独一种硬件设计可以实现多种系统级功能，多种硬件能使制 造者减少在同一系统中使用不同线路板的品种，从而简化了生 产流程，并使系统成本显著降低。双CPU板是多功能硬件的典 型例子，它要求与多种总线接口相适配。ISP器件使单块通用总 线接口板的设计成为可能。这种通用板可以在系统中被构置成 各种总线标准的接口方式，即仅需一块电路板就能实现各种总 线功能，从而大大节约了元件，降低了成本。
ispLSI器件能够满足高性能系统逻辑设计的要求，适用于数 据处理、通信、图形处理、军事装备、空间技术、工业控制、 测量仪器等领域。 目前,ispLSI 器件有六个系列:1000系列,2000系列,3000系 列,5000V系列, 6000系列和8000系列.
ISP逻辑器件系列
二、ispGAL系列
ISP技术
可编程逻辑器件厂商
随着可编程逻辑器件应用的赢利吸力和日益广泛，许多IC制造厂家涉足PLD/FPGA领域。目前世界上有十几家生产 CPLD/FPGA的公司，最大的三家是：ALTERA，XILINX，Lattice，其中ALTERA和XILINX占有了60%以上的市场份额。 1、 ALTERA：九十年代以后发展很快，是最大可编程逻辑器件供应商之一。主要产品有： MAX3000/7000,FLEX10K,APEX20K，ACEX1K，Stratix，Cyclone等。开发软件为MaxplusII和QuartusII。 普遍认为 其开发工具—MaxplusII是最成功的PLD开发平台之一，配合使用Altera公司提供的免费OEM HDL综合工具可以达到较高 的效率。 2、 XILIXN：FPGA的发明者，老牌PLD公司，是最大可编程逻辑器件供应商之一。产品种类较全，主要有： XC9500/4000，Coolrunner(XPLA3) ，Spartan, Virtex等。开发软件为Foundition和ISE。通常来说，在欧洲用Xilinx的 人多，在日本和亚太地区用ALTERA的人多，在美国则是平分秋色。全球PLD/FPGA产品60%以上是由Altera和Xilinx提 供的。可以讲Altera和Xilinx共同决定了PLD技术的发展方向。 3、 Lattice：Lattice是ISP技术的发明者,ISP技术极大的促进了PLD产品的发展，与ALTERA和XILINX相比，其开发工 具比ALTERA和XILINX略逊一筹。中小规模PLD比较有特色，不过其大规模PLD、FPGA的竞争力还不够强 1999年推出 可编程模拟器件。99年收购Vantis（原AMD子公司）,成为第三大可编程逻辑器件供应商。2001年12月收购agere公司 （原Lucent微电子部）的FPGA部门。主要产品有ispLSI2000/5000/8000, MACH4/5，ispMACH4000等 4、 ACTEL：反熔丝（一次性烧写）PLD的领导者，由于反熔丝PLD抗辐射，耐高低温，功耗低，速度快，所以在军品 和宇航级上有较大优势。ALTERA和XILINX则一般不涉足军品和宇航级市场。ACTEL在中国地区代理商是裕利（科汇二 部）和世强电讯 5、 Cypress : PLD/FPGA不是Cypress的最主要业务，但有一定的用户群，中国地区代理商有：富昌电子，德创电子等 6、 Quicklogic :专业PLD/FPGA公司，以一次性反熔丝工艺为主，有一些集成硬核的FPGA比较有特色，但总体上在中 国地区销售量不大，中国地区代理商是科汇三部 7、 Lucent :主要特点是有不少用于通讯领域的专用IP核，但PLD/FPGA不是Lucent的主要业务，在中国地区使用的人 很少。2000年Lucent的半导体部独立出来并更名为agere。2001年12月agere公司的FPGA部门被lattice收购 8、 ATMEl :PLD/FPGA不是ATMEL的主要业务，中小规模PLD做的不错。ATMEL也做了一些与Altera和Xilinx兼容的 片子，但在品质上与原厂家还是有一些差距，在高可靠性产品中使用较少，多用在低端产品上。ATMEL代理较多，有五， 六家。 9、 Clear Logic ：生产与一些著名PLD/FPGA大公司兼容的芯片，这种芯片可将用户的设计一次性固化，不可编程，批 量生产时的成本较低。但由于大部分用户对其品质不放心，并且担心失去大公司的技术支持，所以使用者很少。2001年被 Altera起诉并败诉，公司前景不明。 10、WSI：生产PSD（单片机可编程外围芯片）产品。这是一种特殊的PLD，如最新的PSD8xx,PSD9xx,集成了 PLD,EPROM,Flash,并支持ISP（在线编程）,价格偏贵一点，但集成度高，主要用于配合单片机工作。2000年8月WSI被 ST收购。
xilinx和 ALTERA系列芯片
芯片了解：一、Xilinx 的主流FPGA 分为两大类，一种侧重低成本应用，容量中等，性能可以满足一般的逻辑设计要求，如Spartan 系列；还有一种侧重于高性能应用，容量大，性能能满足各类高端应用，如Virtex 系列，用户可以根据自己实际应用要求进行选择。
在性能可以满足的情况下，优先选择低成本器件。
1.spartan —3 Spartan-3系列FPGA【15】是为那些需要大容量、低价格电子应用的用户而设计的。
该系统的8种FPGA密度从5万到500万门。
Spartan-3系列是在Spartan-IIE 成功的基础上通过增加逻辑资源、增加内部RAM容量、增加I/O 引脚数量、增加时钟管理功能以及增加总体性能来实现的，很多增强的功能都来自于Virtex-II 技术。
这些结合了先进处理技术的改进，使得Spartan-3的性价比超出以前所能达到的水平。
也为可编程逻辑器件提供了新的标准。
由于异常的低价，Spartan-3可广泛地应用于各种电子设计，包括军工航天、宽带接入、家庭网络、投影电视、数字电视。
Spartan-3还是替代ASIC 的更佳选择。
不同于通常的ASIC ，FPGA 减少了初期成本并缩短了开发周期。
同时，FPGA 的可编程性也使得它能在不需要考虑硬件更改的情况下进行设计升级，这是ASIC 不能做到的。
Spartan-3系列FPGA 产品的主要技术参数指标如表2.1所示。
表2.1 Spartan-3系列FPGA 技术参数Spartan-3系列FPGA 结构包括5个基本的可编程功能单元：（1）可配置逻辑块（CLB ）。
该模块包括基于RAM 的查找表(LUT)。
除了作为存储器外，CLB 还能通过编程实现很多的逻辑功能。
（2）输入/输出模块（IOB ）。
该模块控制I/O 引脚和内部逻辑单元之间的数据流动，每一个IOB 支持双向三态的数据流动，支持23种差分信号标准（其中有6种高性能差分标准）。
列举altera公司的cpld和fpga产品。
Altera公司是一家知名的半导体公司，致力于生产和销售可编程逻辑器件（PLD）和现场可编程门阵列（FPGA）等产品。
下面将列举Altera公司旗下的CPLD和FPGA产品，帮助大家更好地了解这家公司的产品线。
一、CPLD产品线1. MAX 7000系列MAX 7000系列是Altera公司推出的一款CPLD产品，具有低功耗、高性能和可编程性强的特点。
该系列产品广泛应用于通信、工业控制、汽车电子等领域，为客户提供了稳定可靠的解决方案。
2. MAX 9000系列MAX 9000系列是Altera公司的另一款CPLD产品，采用了先进的CMOS工艺和可编程逻辑单元，具有高密度、可靠性高的特点。
该系列产品在航空航天、国防安全、医疗设备等领域有着广泛的应用。
二、FPGA产品线1. Stratix系列Stratix系列是Altera公司旗下最为知名的FPGA产品之一，拥有高速、高密度、低功耗等特点，适用于需要大规模数据处理和高性能计算的应用场景。
该系列产品常用于人工智能、云计算、数据中心等领域。
2. Cyclone系列Cyclone系列是Altera公司针对中小规模应用市场推出的FPGA产品，具有低成本、低功耗、高性能等特点。
该系列产品在嵌入式系统、工业自动化、网络通信等领域有着广泛的应用。
3. Arria系列Arria系列是Altera公司旗下的高性能FPGA产品，具有高速、低功耗、灵活性强等特点，适用于需要高性能和灵活性的应用场景。
该系列产品在无线通信、高性能计算、高清视频等领域有着广泛的应用。
通过以上列举，我们可以看到Altera公司在CPLD和FPGA领域拥有丰富的产品线，为不同领域的客户提供了多样化的解决方案。
期待Altera在未来能够持续推出更多高性能、低功耗的PLD和FPGA产品，满足客户不断增长的需求。
Altera公司作为半导体行业的领军企业，一直以来致力于为全球各行业提供高性能、低功耗的可编程逻辑器件（PLD）和现场可编程门阵列（FPGA）产品。
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三大F P G A芯片公司的主要产品系列和特
点
Altera、Xilinx、Actel
Altera作为世界老牌可编程逻辑器件的厂家，是可编程逻辑器件的发明者，开发软件MAX+PLUSII和QuartusII。
Altera 的主流FPGA分为两大类，一种侧重低成本应用，容量中等，性能可以满足一般的逻辑设计要求，如Cyclone，CycloneII；还有一种侧重于高性能应用，容量大，性能能满足各类高端应用，如Startix，StratixII等，用户可以根据自己实际应用要求进行选择。
在性能可以满足的情况下，优先选择低成本器件。
* Cyclone（飓风）：Altera中等规模FPGA，2003年推出，0.13um工艺,1.5v内核供电，与Stratix结构类似，是一种低成本FPGA系列，是目前主流产品，其配置芯片也改用全新的产品。
简评：Altera最成功的器件之一，性价比不错，是一种适合中低端应用的通用FPGA，推荐使用。
* CycloneII：Cyclone的下一代产品，2005年开始推出，90nm工艺，1.2v内核供电，属于低成本FPGA，性能和Cyclone相当，提供了硬件乘法器单元
简评：刚刚推出的新一代低成本FPGA，目前市场零售还不容易买到，估计从2005年年底开始，将逐步取代Cyclone器件，成为Altera在中低FPGA 市场中的主力产品。
* Stratix ：altera大规模高端FPGA,2002年中期推出，0.13um工艺，1.5v内核供电。
集成硬件乘加器,芯片内部结构比Altera以前的产品有很大变化。
简评：Startix芯片在2002年的推出，改变了Altera在FPGA市场上的被动局面。
该芯片适合高端应用。
随着2005年新一代StratixII器件的推出，将被StratixII逐渐取代。
* StratixII: Stratix的下一代产品，2004年中期推出，90nm工艺，1.2v内核供电，大容量高性能FPGA。
简评：性能超越Stratix,是未来几年中，Altera在高端FPGA市场中的主力产品。
*StrtratixV为altera目前的高端产品，采用28-nm工艺，提供了28G的收发器件，适合高端的FPGA产品开发
Xilinx是FPGA的发明者，拥有世界一半以上的市场，提供90%的高端
65nmFPGA产品，开发软件为ISE。
Xilinx的主流FPGA分为两大类，一种侧重低成本应用，容量中等，性能可以满足一般的逻辑设计要求，如Spartan系列；还有一种侧重于高性能应用，容量大，性能能满足各类高端应用，如Virtex系列，用户可以根据自己实际应用要求进行选择。
在性能可以满足的情况下，优先选择低成本器件。
* Spartan-3/3L: 新一代FPGA产品，结构与VirtexII类似，全球第一款90nm工艺FPGA，1.2v内核，于2003年开始陆续推出。
简评：成本低廉，总体性能指标不是很优秀，适合低成本应用场合，是Xilinx未来几年在低端FPGA市场上的主要产品，目前市场上中低容量型号很容易购买到，大容量相对少一些。
* Spartan-3E：基于Spartan-3/3L，对性能和成本进一步优化
* Spartan-6：xilinx最新推出的低成本FPGA
简评：成本低廉，总体性能指标不是很优秀，适合低成本应用场合，是Xilinx未来几年在低端FPGA市场上的主要产品，目前刚刚推出，很多型号还没有大批量生产。
* Virtex-II:2002年推出，0.15um工艺，1.5v内核，大规模高端FPGA产品
* Virtex-II pro: 基于VirtexII的结构，内部集成CPU和高速接口的FPGA 产品
* Virtex-4: xilinx最新一代高端FPGA产品，包含三个子系列：LX，SX，FX
简评：各项指标比上一代VirtexII均有很大提高，获得2005年EDN杂志最佳产品称号，从2005年年底开始批量生产，将逐步取代VirtexII，VirtexII-Pro,是未来几年Xilinx在高端FPGA市场中的最重要的产品，
* Virtex-5：65nm工艺的产品
* Virtex-6：最新的高性能FPGA产品，45nm
* Virtex-7：2011年推出的超高端FPGA产品。
Actel主要提供非易失性FPGA，产品主要基于反熔丝工艺和FLASH工艺，其产品主要用于军用和宇航。
Actel是美国军方的合作伙伴，占据了美国90%以上航天航空的FPGA市场，在过去的十多年中，Actel反熔丝的FPGA已经成
功地应用于 300多个太空计划，这些应用足以证明Actel的FPGA在可靠性方面是毋庸置疑的。
反熔丝器件以军用市场为主，未对民用市场开放，所以一直以来大家对Actel 的印象都是若隐若现，直到2002年，其创新的基于Flash架构的FPGA的出现，从此揭开了Actel神秘的面纱，从此Actel逐渐走向了民用市场，被大家所认知。
第一款Flash架构的FPGA是ProASIC，其等同于CPLD的单芯片特点以及超越于CPLD的低功耗和大容量特点赢得了开发工程师的好评，越来越多的人使用Flash架构的FPGA去替换原有的CPLD和SRAM的FPGA。
随着社会需求的不断改变，Actel也在不断地改进FPGA的技术，不断完善和丰富FPGA的功能和内部资源，在2005年Actel推出了第三代Flash架构的FPGA——ProASIC3/E，ProASIC3/E的成功推出预言着新的一场FPGA之间的“战斗”即将拉开，ProASIC3/E系列是因应市场对全功能、低成本FPGA的强劲需求而设计的，主要面向消费、汽车及其它成本敏感的应用领域。
以下是Actel的产品：
Fusion：业界首个带有模拟功能的FPGA，集成了12位AD、Flash Memory、RTC等部件，使SoC成为了现实；
IGLOO：超低功耗的FPGA，具有独特的Flash *Freeze的睡眠模式，在该模式下最低功耗可达5µW，并能保存RAM和寄存器的状态；
IGLOO+：在IGLOO的基础上对I/O进行了优化，提供超多的I/O口、支持斯密特触发器输入、热插拔等特点；
ProASIC3L：不仅具有ProASIC3的高性能，而且具有低功耗的特性；
Nano：业界最低功耗的FPGA，最低静态功耗可达2µW，具有3mm*3mm的超小封装，0.46美金的超低起定价。
这些系列都属于Actel第三代技术的Flash架构的FPGA，其不同的特点完全能够满足各种不同市场的需求，而且给用户带来了众多的选择和为提升用户产品的竞争力带来了意想不到的效果，进而Actel主推第三代的Flash器件自然而然地成为了令人属目的新星，下面让我们一起来共同了解Actel第三代Flash
架构的FPGA激动人心的特点。