FPGA的電源要求是什么？

ROHM擁有各種各樣的DC/DC轉換器IC，其中包括適合用于FPGA電源的產品陣容。這里列舉的8種機型，可滿足FPGA需要的電源規格，也提供參考設計。我們就該FPGA用降壓型DC/DC轉換器系列的性能以及特征采訪了ROHM的應用工程師柴戸孝信（Shibako Takanobu）先生。

－FPGA用降壓型DC/DC轉換器IC，最初定義為“FPGA用”，是否因為這是具有特別功能的IC？

基本上是通用的降壓型DC/DC轉換器IC，但這個系列的性能以及特征可以滿足FPGA的電源規格。例如，可供給1.5V/1A輸出的DC/DC轉換器有很多，但未必都適合用于FPGA電源。

－那么，在談DC/DC轉換器的話題前，可以請您介紹一下FPGA的電源要求嗎？

好的！我覺得這樣更容易理解該DC/DC轉換器系列被定義為“FPGA用”的原因。說到FPGA，制造商有很多，功能以及構成也各式各樣。在這里希望大家了解的是相比之下多功能、高性能、中等以上規模的FPGA。例如，賽靈思公司的7系列以及Altera公司的Stratix等。

首先可以說是其最大特征的是，電源電壓分為內核用、I/O用、各功能塊用等多種電壓，需要5種左右甚至更多的電源。并且，有電源的啟動時間及順序等時序的要求。近年來有緩和傾向，但是如果不遵守該要求事項的話，會出現無法正常工作，或FPGA損壞等情況。

接下來談一下FPGA制造工藝的微細化。隨著微細化的發展，例如，被稱為內核電壓的電源電壓低至1V左右，呈低電壓化的趨勢，相反電源有電流變大的傾向。其他電源電壓也基本為1.8V或2.5V等幾乎都在3.3V以下的低電壓。

－據說CPU也呈現電源的低電壓大電流化趨勢，可以認為這兩者是相同情況嗎?

我覺得基本上是相同的。只是，FPGA的電源數要多得多。

－還有其他特征嗎？

除多電源和低電壓大電流外，電壓精度也傾向于越來越嚴格。例如，內核電壓中出現1V±3%這種級別。

－±3%有那么嚴格嗎？我還以為俗稱“系統電壓”的5V/3.3V的標準精度是±5%。

以±3%為例，按實際的容許差來考慮，1V的±3%為±30mV。3.3V的±3%為±99mV，當然，電壓變低后，容許差的絕對電壓也變小。開關電源的輸出電壓中有紋波電壓。輸出紋波電壓是按輸出紋波電流與輸出電容器的ESR的積發生的電壓，與輸出電壓無關，與輸出紋波電流的大小成正比。由于輸出電壓精度中包含紋波電壓，因此在低電壓大電流條件下，紋波電壓變大后要保持容許差很困難。

還有其他一些影響輸出電壓精度的因素。負載瞬態，也就是說由于輸出電流的急劇變動，輸出電壓的變動也相當大。FPGA的負載變動相當活躍。特別是，從休眠狀態喚醒時的負載變動相當大。

還有，負載電流（電源的輸出電流）變大后，PCB板布線的電阻帶來的電壓降變大，與電源的輸出引腳電壓不同，FPGA的電源引腳電壓變小。這雖不是電源的性能問題，但從對負載元器件供應必要的電壓這個角度來看，是需要在電源端解決的問題。

最后，低噪聲也是相當重要的。以低電壓進行數百MHz頻段的工作與通信。電源的噪聲不但會使S/N劣化，也可能導致元器件無法正常工作。

－FPGA電源應該考慮的要點有很多啊?？梢哉埬偨Y一下要點嗎？

FPGA的電源要求事項主要是：1) 電源電壓為多種；2) 電源時序；3) 低電壓大電流；4) 電壓精度要求嚴格（包括紋波、負載瞬態引起的變動，PCB板布線電阻引起的電壓降等）；5) 低噪聲。當然，個別FPGA的電源要求更細。

－綜上所述，說白了達到這些要求是作為FPGA電源的條件。

的確如此。也就是所作為電源，要“低電壓大電流條件下實現高電壓精度、低噪聲”，說實話這是相當不容易的課題。

審核編輯黃宇