TI突破邏輯設計「三大難」 ——小尺寸、編程難、封裝受限

在數字設計領域，可編程邏輯器件（PLD）已成為不可或缺的工具，尤其是在處理複雜的設計挑戰時，電子工程師越來越傾向於使用這些靈活的器件，以提高效率和產品性能。

PLD在電子設計領域的應用這得益於它為電子工程師提供的多重優勢。PLD通過集成多種功能於單一晶片上，顯著降低了設計的複雜性。電子工程師可以通過編程調整或改變邏輯功能，而無需對物理硬體進行更改，這種靈活性使得在產品設計過程中能夠快速適應市場的快速變化。此外，使用PLD還可以節省電路板上的布板空間。一個PLD能夠替代多個傳統的固定功能邏輯器件，從而優化電路板布局並減少產品的體積和重量，這對便攜式可穿戴設備等空間受限的產品應用尤為重要。在供應鏈管理方面，PLD的採用簡化了對多種不同固定邏輯器件的需求，減少了庫存成本和採購壓力，並在設計變更時減少了物料浪費。

最重要的是，PLD的可編程性允許電子工程師快速疊代和修改設計，無需等待新的硬體製造，從而加快了產品從概念到市場的時間，這在競爭激烈的市場中至關重要。隨著技術的不斷發展，PLD預計將在電子設計領域扮演越來越重要的角色，帶來設計靈活性、成本效益和市場響應速度的顯著提升。

然而，隨著市場對更小尺寸和更強計算能力產品需求的不斷增長。Market.us Report發布數據顯示，多個行業對小型化和高性能計算產品的需求持續增長，特別是在汽車、消費電子和智能製造行業中。這些行業要求設備在緊湊空間內提供強大計算能力並保持低功耗，以實現高效實時控制和數據處理。

尺寸小、更靈活 大幅提升空間利用率

德州儀器 (TI)邏輯產品市場經理Luke Trowbridge就工程師們面臨的現狀，總結道，工程師需要用更少的空間實現更多的功能。下一代產品需要在更小的體積中集成更多功能，這對設計的空間利用率提出了更高要求。

德州儀器 (TI) 邏輯產品市場經理 Luke Trowbridge

為此，TI基於在邏輯設計領域60多年來的經驗，推出全新的PLD——TPLD器件系列,滿足客戶對於尺寸更小、高度集成並且可以定製晶片等不停增長的需求。

8款TPLD器件

其中，以TPLD1201為例，其提供了可配置的集成功能，包括邏輯功能、D 型觸發器、管道延遲、計數器、延遲和比較器等。這些豐富的功能可以讓工程師在設計時得以替代多個獨立的邏輯 IC，簡化設計的複雜性。此外，這些可編程器件的靈活性使得設計人員無需為了適應新功能或不同參數而修改硬體設計。同時，他們還可以使用標準或可配置的邏輯元件，滿足開發過程中的特定性能要求。

（例）：PLD1201 的可配置邏輯元件

事實上，TI全新的PLD器件系列集成了多達40個數字和模擬邏輯元件。TI邏輯產品系統經理Jose Gonzalez坦言，與傳統的分立式邏輯解決方案相比，提供了一種更簡化的方法。此類顯著的集成使設計人員能夠將整體電路板空間減少高達 94%，同時元件數量減少至少 80%。這種集成水平不僅帶來了物理空間的節省，還簡化了物料清單 (BOM)，有助於提高供應鏈管理的效率並降低總體成本。

TI邏輯產品系統經理 Jose Gonzalez

如下圖，最上面一排五個IC都可以用PLD1201替換掉。

多種封裝可選 滿足汽車、工業設計需求

在汽車和工業應用中，PLD 封裝選擇需要應對EMI 控制、焊接可靠性、熱管理和高溫可靠性等多個挑戰，而不同廠商也通過創新的封裝設計和工藝優化，來克服這些限制，提高器件在惡劣環境下的性能和可靠性。然而，目前市場上的許多PLD採用特定於應用的封裝，以支持消費類電子應用。所以，對工程師而言，目前簡單的可編程邏輯器件缺乏汽車工業應用所需的封裝和認證，限制了它們在消費類電子產品之外的應用。

「與目前市場上的同類器件相比，TI全新的PLD可編程邏輯器件提供多種封裝選項和規格，適用於汽車、工業等多種應用。」Luke Trowbridge如是說。

據了解，TI全新的PLD器件符合電子器件工程聯合委員會 (JEDEC) 標準的引線式和無引線封裝選項（包括業界最小的帶引線的封裝），使這些可編程解決方案在汽車和工業領域中易於應用。該系列包括引線間距為 0.5mm 的封裝選項，便於焊接和自動光學檢查 (AOI)，這對於保持系統安全性和長期可靠性至關重要。

此外，TI 的 PLD 器件具有 -40°C至125°C 的工作溫度範圍，並通過了汽車電子委員會 (AEC) Q-100 認證，確保符合嚴格的汽車標準。這種穩健的設計使得 TI 的 PLD 能夠在汽車和工業等苛刻的環境中使用，提供可靠且一致的性能。

複雜編程 只需「一拖一放」

在設計軟體層面，傳統的PLD解決方案在實現特定功能或可編程能力時，通常依賴FPGA或CPLD等複雜器件，這些器件雖然具有高集成度，但也增加了尺寸、成本和功耗，同時需要昂貴的EDA工具和硬體描述語言進行設計。

然而，與傳統的 PLD 解決方案不同，TI推出了易於使用的 InterConnect Studio 工具，工程師甚至無需軟體開發或硬體描述語言 (HDL) 的編碼經驗，就可在數分鐘內設計、仿真和配置其器件以進行評估。

Jose Gonzalez表示，InterConnect Studio 利用拖放式 GUI 和集成仿真功能加快了邏輯器件設計過程。設計人員還可以使用方便的點擊編程和直接訂購功能。

使用 TI InterConnect Studio 無需編寫代碼，可以通過以下簡單步驟進行操作：

• 從左側菜單中添加元件，通過拖放操作將各個元件放置在工作區域內，並在元件之間建立連接。

• 主窗口下方的菜單可以用於微調這些連接，以確保設置的精確性。

• 完成布局後，使用 "Configure TPLD" 按鈕對元件進行配置。

• 最後通過簡單的點擊完成編程和下單操作，輕鬆實現整個流程。 

誠然，這種簡化的設計方法確保了沒有專門編程知識的工程師也能夠有效地實現邏輯功能和修改，加快了產品上市時間，並減少了開發複雜性。

「目前，8款TPLD器件已經處於預量產狀態。同時，TI InterConnect Studio工具提供也會免費開放給用戶使用。」Luke Trowbridge說。