在技术飞速发展的今天，新兴的航空电子、关键基础设施和汽车应用正在重新定义人们对现场可编程门阵列（FPGA）的期望。FPGA之前主要依靠闪存来存储配置位流。这种方法适用于许多主流FPGA配置应用；然而，随着技术的进步以及对更高可靠性和性能的需求增加，人们需要更多样化的配置存储选项。这种转变的催化剂在于应用和行业的不同需求，它们目前正不断突破FPGA应用的极限，要求在数据完整性、系统耐用性和运行效率等方面更进一步。

现代应用需要更先进的功能

1. 更高的耐用性和可靠性：高级驾驶辅助系统和先进的互连航空电子技术等应用要求元件能够承受恶劣的环境条件，并具有较高的耐用性。闪存虽然在某些条件下性能可靠，但在耐用性方面存在局限性，因此无法满足这些严格的要求。

2. 更快的配置时间：在实时传感器数据处理或高可靠性通信等对时间要求极高的环境中，对快速配置的需求至关重要。传统的闪存会导致启动时间延迟。

从闪存到MRAM：任务成功的关键

为FPGA设计电路或应用时，需要使用硬件描述语言（HDL）来描述FPGA内部的功能应如何布线。HDL代码使用FPGA开发软件（如Lattice Radiant?）编译成FPGA配置文件，即位流。位流包含二进制数据，告诉FPGA内部的每个逻辑元件（触发器、门电路等）如何连接和执行数字功能。位流生成后，将存储在非易失性存储器件中。在上电过程中，配置位流被加载到FPGA中。一旦配置了位流，FPGA就会开始执行任各类编程任务，如数据或信号处理、控制功能和协议桥接等。

磁性随机存取存储器（MRAM）是一种新兴的非易失性存储器技术，它利用材料的磁性来存储数据。与依靠电荷存储的传统闪存不同，磁随机存取存储器利用磁隧道结将二进制数据表示为磁性状态的方向。这种方法具有多种优势，包括更低的功耗、更高的耐用性以及更快的读写速度。此外，MRAM的非易失性确保了即使在没有电源的情况下也能保留数据，使其成为闪存的可靠而高效的替代品。MRAM的可扩展性以及与CMOS工艺无缝集成的能力，进一步使其成为追求高能效存储解决方案的有力竞争者。

闪存等传统存储技术表现固然出色，但新的应用推动了对更可靠的配置存储的需求，它们需要在恶劣的环境条件下具有更好的稳定性和更高的性能。例如，在需要高耐用性或高性能的网络边缘应用中，MRAM 可以通过OTA处理大量的高速读/写周期，以支持持续的数据更新，而无需经历擦除周期，也无需使用闪存文件系统或专用控制器。

在汽车应用中，MRAM可在较大的温度范围和恶劣条件下高效运行。在关键任务运输和航空电子应用中，MRAM对于存储系统的设置和操作数据记录至关重要。在对数据可靠性要求极高的太空应用中，MRAM具有抗强辐射的能力，可简化在轨重新编程，限制辐射引起的错误。

采用支持MRAM的FPGA让应用面向未来

包括莱迪思Certus?-NX、CertusPro?-NX和Avant?在内的莱迪思FPGA，采用了可靠的制程技术、架构得以优化、拥有成熟的设计技术，可实现后台重新配置、内置的硬擦除器用于检测和纠正错误、还有容错IP和各种有针对性的工具来帮助降低可靠性风险。利用这些FPGA器件，用户可以受益于低功耗FPGA架构和快速安全的位流配置/重新配置。

为了增强客户的编程体验，莱迪思正着手更新EDA工具，支持原生MRAM编程。我们一直在与包括Everspin Technologies和Avalanche Technology在内的著名MRAM产品供应商合作，以展示硬件互操作性和原生软件集成。

莱迪思最新发布的Radiant工具实现了对MRAM位流的直接访问和编程接口，支持各种数据速率和存储容量。它支持MRAM容量高达256 Mb的器件，并完全支持SPI、QSPI和xSPI。莱迪思最新的FPGA现支持工作频率为160 MHz的X8数据宽度，实现了业界最快的配置时间。将这种高性能FPGA配置接口与MRAM结合使用，可为关键任务系统带来先天的设计优势。

莱迪思Radiant支持MRAM SPI闪存

使用MRAM来存储FPGA配置位流不仅仅是一种技术升级，更是一种面向未来的高可靠性系统的战略举措。随着各行各业对其电子元件的要求不断提高，支持MRAM的FPGA系统已成为故障零容忍应用的最佳解决方案。