随着市场对更小产品和更强计算能力需求的增长，工程师面临三大设计挑战：首先，下一代产品必须提供更多的功能，同时尺寸更小，导致设计人员需在更小的布板空间内安装更多的IC，空间利用率更为紧凑。其次，在软件编程方面，为了实现产品的差异化，通常依赖于复杂的可编程器件FPGA或CPLD。这些器件支持数千个逻辑单元，但其集成度和复杂性会导致封装尺寸、成本和功耗的增加。此外，使用这些器件需要昂贵的EDA工具，并且需要掌握硬件描述语言，如VHDL或Verilog。最后，市场上较简单的可编程逻辑器件缺乏汽车工业应用所需的封装、规格及认证，限制了它们在消费类电子产品之外的应用范围。
近日，德州仪器（TI）发布全新可编程逻辑产品系列（TI的PLD，简称TPLD），旨在解决分立式逻辑设计中的这三大挑战。
据该公司逻辑产品系统经理Jose Gonzalez介绍，德州仪器在逻辑领域的投资已有近60年历程。
自1961年首个逻辑IC诞生以来，TI持续在封装和设计上进行投资，直至2024年推出全新可编程逻辑产品系列。德州仪器逻辑产品的发展始于1961年，当时因NASA阿波罗飞行任务的要求，TI成功设计了一系列具有更强计算能力和更轻量化的数字逻辑IC，即51系列，标志着首批用于地球轨道飞行的数字逻辑IC的问世。此后数十年，TI在设计和封装创新方面不断取得进展，包括X2SON、DYY、DGS等封装技术，使半导体技术变得更为小巧、高效、可靠。如今，经过60余年的发展，德州仪器已成为分立式逻辑技术的市场领导者，提供全面的产品线，涵盖标准逻辑器件和现代低功耗逻辑产品系列。
德州仪器逻辑产品市场经理Luke Trowbridge指出，多年来，德州仪器一直致力于满足多个行业客户的需求，其逻辑产品的发展方向明确：一是针对下一代控制器进行优化，实现最先进的微处理器技术；二是符合汽车、航空航天、军事、工业市场的行业标准；三是采用超小型封装，以最大化布板空间利用率和功率密度。
随着系统日益小型化，消费者生活中出现了更多小巧、轻便、高功率密度的电子产品，研发设计人员需要尺寸更小、高度集成且可定制的芯片。相比于分立式逻辑器件，可编程逻辑器件能减小PCB尺寸，降低系统设计复杂度，满足市场需求的同时，简化采购流程，缩短产品上市时间，促进工程师在IC设计中更多采用此类器件。
为此，德州仪器推出了全新的可编程逻辑器件系列，该系列产品旨在满足客户对更小、高度集成、可定制芯片的需求。借助德州仪器的全新可编程逻辑产品系列及InterConnect Studio设计工具，工程师无需编程即可将10至40个逻辑器件集成到单个业界通用的IC上，实现从概念到原型设计的快速转变。
Jose Gonzalez随后介绍了整个产品组合。他表示，德州仪器的PLD芯片通过集成多达40个数字和模拟逻辑元件，有效减少了方案尺寸，非常适合需要紧凑和高集成度的应用场景，无需使用数十个分立逻辑器件。根据不同的应用场景，尺寸缩减最高可达94%，简化物料清单，缩小方案体积。在服务器应用中，更多计算能力集中于更小区域，需要尺寸更小、功耗更低的逻辑方案。此外，这种可编程逻辑器件简化了采购流程，有助于优化BOM物料清单。由于所有逻辑功能集成于单一IC上，减少了采购、入库、放置所需的时间，实现了所有逻辑器件的一体化。
例如，下图中最上方的五个IC可由TPLD1201替代。
这实际上是一个典型的CANbus仲裁分立方案所用的器件，该方案的电路图如下，广泛应用于汽车和CAN相关场景。通过使用TI的PLD可编程逻辑器件，系统得以简化，总体面积可减少94%，BOM清单缩减80%。
在使用CPLD或FPGA集成逻辑元件时，许多团队面临复杂的编程挑战，包括使用硬件描述语言如VHDL和Verilog。为此，德州仪器开发的InterConnect Studio特别考虑了这一需求，允许客户在无任何编码经验的情况下配置TI的PLD器件，显著减少了编程难度和周期。InterConnect Studio通过易于使用的GUI界面帮助工程师在几分钟内完成设计和仿真，快速推进至原型设计阶段。
相比市场上的类似器件，德州仪器的新TPLD可编程逻辑器件提供了多种封装选项和规格，适合汽车、工业等多种应用。新产品系列采用业界通用封装，包括超小型引线式封装，尺寸约为2.1mm×1.6mm，间距为0.5mm，比现有解决方案小约92%，满足制造商的焊接需求。此外，TPLD产品系列还提供QFN封装选项，支持自动光学检测，确保安全性和长期可靠性。与市场上的类似器件相比，TI的可配置逻辑器件功耗降低50%，静态电流小于1μA，对设计带电池供电的终端设备尤其有利。目前，每款TPLD器件均已通过AEC Q-100认证，可直接用于汽车产品。产品系列支持-40℃至125℃的工作温度范围，适用于电池管理系统和工业系统如PLC的应用。
对于希望开始设计的用户，上述8款器件已处于预量产状态，可通过ti.com/tpld官网订购。
此外，德州仪器还提供通用USB编程器和评估模块，InterConnect Studio工具免费供下载使用。
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