1.3 FPGA的工艺结构

随着FPGA的生产工艺不断提高，各种新技术被广泛应用到FPGA芯片设计生产的各个环节。其中，生产工艺结构决定了FPGA芯片的特性和应用场合。

1．基于SRAM结构的FPGA

目前最大的两个FPGA厂商Altera公司和Xilinx公司的FPGA产品都是基于SRAM工艺来实现的。这种工艺的优点是可以用较低的成本实现较高的密度和较高的性能；缺点是掉电后SRAM会失去所有配置，导致每次上电都需要重新加载。

重新加载配置需要外部的器件实现，不仅增加了整个系统的成本，而且引入了不稳定因素。加载过程容易受到外界干扰而导致加载失败，也容易受到“监听”而被破解加载文件的比特流。

虽然基于SRAM结构的FPGA存在这些缺点，但是由于其实现成本低，因而被广泛应用在各个领域，尤其是民用产品方面。

2．基于反融丝结构的FPGA

目前FPGA厂商Actel公司的FPGA产品都是基于反融丝结构的工艺来实现的。这种结构的FPGA只能编程一次，编程后和ASIC一样成为了固定逻辑器件。Quick Logic公司也有类似的FPGA器件，主要面向军品级应用市场。

基于反融丝结构的FPGA失去了反复可编程的灵活性，但大大提高了系统的稳定性，比较适合应用在环境苛刻的场合，如高振动、强电磁辐射等航空航天领域；同时，系统的保密性也得到了提高。这类FPGA因为上电后不需要从外部加载配置，所以上电后可以很快进入工作状态，即“瞬间上电技术”。这个特性可以满足一些对上电时间要求苛刻的系统。由于是固定逻辑，这类器件的功耗和体积也低于SRAM结构的FPGA。

3．基于Flash结构的FPGA

Flash具备可反复擦写和掉电后内容非易失的特性，因而基于Flash结构的FPGA同时具备了SRAM结构的灵活性和反融丝结构的可靠性。这种技术是最近几年发展起来的新型FPGA的实现工艺，目前实现的成本还偏高，没有得到大规模应用。

从系统安全的角度看，基于Flash结构的FPGA具有更高的安全性，硬件出错的概率更小，并能够通过公共网络实现安全性远程升级，经过现场处理即可实现产品的升级换代。这种性能减少了现场解决问题所需的昂贵开销。

基于Flash结构的FPGA在加电时没有像基于SRAM结构的FPGA那样大的瞬间高峰电流，并且基于SRAM结构的FPGA通常具有较高的静态功耗和动态功耗。因此，基于SRAM结构的FPGA功耗问题往往迫使系统设计者不得不增大系统供电电流，并使得整个设计变得更加复杂。