Programozható logikai kapumátrixok (FPGA-k)

Az FPGA-k (Field Programmable Gate Array, helyben programozható logikai kapumátrix) programozható integrált áramkörök, amelyek lehetővé teszik a felhasználók számára, hogy saját igényeiknek megfelelő hardveres logikai elrendezéseket valósítsanak meg a gyártást követően. Az FPGA-k felhasználó által beállítható eszközök, és széles körben használják őket logikai műveletek elvégzésére és adatfeldolgozásra, gyakran valós idejű teljesítményt és rendkívül nagy sebességet igénylő felhasználási területeken. A nagy integráltsági foknak köszönhető funkcióik révén az FPGA-k helyettesíthetik az általános célú mikroprocesszorokat olyan rendszerekben, ahol ismert műveleteket – például nagy sebességű adatátalakítók adatainak fogadását és feldolgozását – kell gyorsan és determinisztikusan végrehajtani. Az állandó funkciójú IC-kkel ellentétben az FPGA-k újraprogramozhatók, ami azt jelenti, hogy szerkezetileg többször is átrendezhetők olyan hardverleíró nyelveket használva, mint a Verilog.

Az FPGA-k középpontjában átrendezhető logikai blokkok (CLB, configurable logic block), programozható összeköttetések, logikai kapuk és bistabil billenőáramkörök (elterjedt angol megnevezéssel flip-flopok) állnak, amelyek egy rugalmas architektúrába, úgynevezett kapumátrixba (gate array) vannak szervezve. Ezek az alkatrészek lehetővé teszik összetett logika létrehozását, a digitális jelfeldolgozást és a kiterjedt párhuzamos feldolgozást. Az FPGA-knak általában valamilyen külső memóriára – gyakran flashmemóriára vagy csak olvasható tárolóra – van szükségük, amely tárolja a beállítási adatokat, és az eszköz minden egyes indításakor újra betölti azokat. Ez különösen alkalmassá teszi őket a távközlésben, az adatközponti infrastruktúrában és a fejlett beágyazott rendszerekben való használatra, ahol a teljesítmény és a kis fogyasztás egyaránt lényeges szempont.

Az FPGA-k szoftveresen definiált hardverplatformként szolgálnak, lehetővé téve a tervezők számára, hogy egyedi processzorlogikát alakítsanak ki, vagy olyan funkciókat gyorsítsanak fel, amelyeket egy jellegzetes mikrovezérlő nem tud kezelni. Az FPGA-kat az átrendezhetőségük jelentette rugalmasságuk teszi kulcsfontosságú technikává a prototípuskészítésben, a készüléktervek fejlesztésében és a valós idejű hardvermegoldások létrehozásában.

A DigiKey a legnevesebb FPGA-gyártók, többek közt az AMD (korábban Xilinx), az Intel (korábban Altera), a Lattice Semiconductor és a Microchip Technology termékeit forgalmazza.