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CPLDについての概要、用途、原理などをご説明します。また、CPLDのメーカー7社一覧や企業ランキングも掲載しておりますので是非ご覧ください。CPLD関連企業の2024年10月注目ランキングは1位:日本エイ・エム・ディ株式会社、2位:マルツエレック株式会社、3位:ラティスセミコンダクター株式会社となっています。
早稲田大学大学院でMBE法による窒化物半導体成長に関する研究に従事。2016年に大学院を修了後、非鉄金属系メーカーへ入社。金属製錬工場における設備保全・エンジニアリングの業務に従事。2022年に化学系メーカーへ転職。同様の業務に従事。
CPLDとは、プログラムの書き換えが可能な論理回路デバイスのうち、比較的複雑な回路構成の製品です。
「Complex Programmable Logic Device」の略で、CPLDによって製品開発が以前と比較し、低コストでスムーズに行えるようになりました。
CPLDは民生品から産業機器まで、制御基板内などの中に広く使用されます。CPLDの具体的な使用用途は、以下の通りです。
CPLDは制御回路の中でも、特に電源回路の管理などに使用されます。回路への電源投入順番の管理や電圧選択回路などの機能を担う場合も多いです。
CPLDは複数のプログラマブル論理回路が集積したブロックと、別のブロックを接続する配線領域によって構成されています。ブロックを構成しているのは、AND-ORゲート構造を持ったマクロセルと1ビットの情報を0/1で保持するためのD型フリップフロップ、入出力のためのI/Oピンの3つです。
マクロセルはInputピンからデジタル信号を入力し、ユーザーにプログラムされた論理回路で、Outputピンへ信号を出力します。内部の一次データはフリップフロップで保存します。
配線領域はブロック間を接続する部分で、１～複数個のブロックを経由してデータを出力します。
CPLDと類似の論理回路デバイスに、FPGAが存在します。FPGAは揮発性メモリを利用していることから、電源を落とすと回路データが失われます。
それに対してCPLDでは、EEPROMやフラッシュメモリのような不揮発性メモリを利用しているため、回路データは保持されるという違いがあります。両者は規模についても違いがあります。
FPGAが数万ゲートを有するのに対し、CPLDは数千程度のゲートしか有しません。そのため、大規模な論理回路はFPGAに行わせ、電源を投入時にFPGAにCPLDがデザインデータを与えるという使い方をします。
また、論理ブロックが配置されている場所によって遅延時間が異なるため、FPGAは遅延時間を予測するのが困難です。それに対して、CPLDは経由するマクロセルの個数が決まっているため予測が容易です。
CPLDは約30年前にTTLやCMOSロジックデバイスの置き換えを目的に開発されました。当時は、NOTやANDだけの機能をもつ汎用ロジックICを基板上で組み合わせて回路を構成していました。
テキサスインスツルメンツ (TI) 社の7400シリーズが有名ですが、当時の技術者は数百を超えるデバイスをほぼ暗記していたと言われています。回路が複雑になると数十から数百個の汎用ロジックICが必要なため、基板サイズが巨大になる問題がありました。
トランジスタの微細化が進んだことで、数千、数万個の汎用ロジックICを数個のLSIで実現できるようになったため、CPLDの開発が加速することになりました。
CPLD設計の開発プロセスは、論理設計、論理合成、配置配線、タイミング検証、プログラミングのステップに分類されます。
参考文献
https://www.cqpub.co.jp/hanbai/books/37/37101/37101_1.pdf
https://www.intel.co.jp/content/www/jp/ja/programmable/products/cpld/cpld.html
https://japan.xilinx.com/japan/fpga-koza/chapter01.html
http://www.ieice-hbkb.org/files/10/10gun_01hen_03.pdf#page=23
*一部商社などの取扱い企業なども含みます。
2024年10月の注目ランキングベスト7
注目ランキング導出方法| 順位 | 会社名 | クリックシェア |
|---|---|---|
| 1 | 日本エイ・エム・ディ株式会社 |
23.6%
|
| 2 | マルツエレック株式会社 |
21.8%
|
| 3 | ラティスセミコンダクター株式会社 |
21.8%
|
| 4 | Microchip Technology Inc. |
18.2%
|
| 5 | Intel Corporation |
7.3%
|
| 6 | 共立電子産業株式会社 |
5.5%
|
| 7 | 有限会社ファイトロニクス |
1.8%
|
注目ランキング導出方法について
注目ランキングは、2024年10月のCPLDページ内でのクリックシェアを基に算出しています。クリックシェアは、対象期間内の全企業の総クリック数を各企業のクリック数で割った値を指します。社員数の規模
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