做為產品行銷經理，Theresa Vu負責Altera公司在歐洲、中東和非洲(EMEA)的主流產品，包括Cyclone FPGA、MAX CPLD和Arria GX FPGA系列。Vu女士於2004年8月份加入Altera，有近10年的可編程邏輯從業經驗。
在上個世紀的80年代，當第一款商用行動電話出現在市場上時，它只有一種功能——人們離開家或者辦公室時做為無線電話的用途。在90年代後期，這類設備不再只是簡單的行動電話，而是成為多功能行動手機，能夠拍攝和儲存影像，存取網際網路，播放並儲存MP3等媒體檔案，還具有其他更多的功能。生產廠商不斷尋求新方法以便在單個掌上設備中整合更多的特性，用戶也要求以更低的價格在更小的封裝中獲得更多的功能。此外，在實現這種高階功能整合時應儘量降低功率消耗，以延長電池使用時間，對客戶體驗產生積極的影響。
掌上型設備生產廠商的設計選擇
這些問題不但存在於行動手機市場中，而且也是所有掌上型產品生產廠商所面臨的挑戰，例如可攜式媒體播放器、掌上遊戲機和數位相機等。這些廠家一直處在必須迅速突出產品優勢的壓力下，以便贏得競爭。為解決這些問題，掌上型產品設計人員通常使用標準ASSP(專用標準產品)和晶片組，實現高階整合，讓產品迅速面市，以低成本獲得最新的功能。然而，如果所有的生產廠商都從相同的標準ASSP和晶片組中進行選擇，他們就很難推出真正具有優勢的產品。產品不具有真正的優勢或者不能增加附加價值，銷售時就不得不接受市場價格，而成為普通商品。此外，消費性產品供應商發售量達到成百上千甚至數百萬，因此，他們要求必須能夠確保穩定供貨。如果所使用的標準ASSP或者晶片組斷貨，除非重新設計產品，否則他們將無法應對這種變化。
另一種選擇是採用ASIC(專用積體電路)設計方法，設計人員可以實現完全訂製。ASIC設計方法需要較長的設計週期，一般在12-18個月，至少要進行一次元件重製。而且，和標準ASSP和晶片組標準產品相比，設計人員必須確信他們更需要實現訂製功能。在消費性市場上，今天必備的產品功能很快就會過時，大部分供應商難以承擔產品推遲面市或者發佈的產品功能已經過時的風險。
掌上型產品設計人員的另一解決方案便是可編程邏輯元件。過去，人們並不認為PLD(可編程邏輯元件)適合掌上型應用，因為它無法滿足電池供電產品的功率消耗(特別是靜態功率消耗)和體積要求。現在，隨著低功率消耗FPGA(現場可編程閘陣列)和「零功率消耗」CPLD(複雜可編程邏輯元件)的出現，生產廠商能夠靈活迅速地將產品推向市場，在產品中加入最新的功能。生產廠商不但可以在小外形封裝中使用低功率消耗FPGA和CPLD，而且還能夠選擇使用裸晶粒，盡可能減少封裝接腳。
Altera公司的Cyclone III系列等新的低成本FPGA，透過多種方法來儘量降低功率消耗。Cyclone III FPGA系列採用了TSMC(台積電)的65nm低功率消耗製程技術，包括可變溝道長度和多臨界值電壓等，實現了最低的整體功率消耗。手機元件等其他生產廠商也採用了這一種65nm低功率消耗製程技術。MAX IIZ元件等採用Flash的零功率消耗CPLD靜態電流低於30 μA，並且能夠自行斷電和供電，實現了絕對最低靜態功率消耗。而且，設計這些可編程邏輯元件的工具還能夠在硬體實現之前，對功率消耗進行精確估算與最佳化。
PLD可以用做單獨的元件，實現電壓電平轉換和供電排序等簡單功能，還可以實現顯示驅動或者處理器等複雜功能。PLD還能夠結合標準ASSP和晶片組以擴展功能，或者和ASIC一起使用以修復缺陷。利用PLD，掌上型產品生產廠商能夠迅速應對標準的變化，在產品設計後期甚至是產品發售之後，對元件進行設置，以滿足消費者的需求。
應用實例
在標準可攜式媒體播放器(PMP)系統中，主要功能模組是影像處理控制器。影像處理控制器要求的基本功能可以在一顆ASIC、ASSP或者DSP中實現，但是在原有的基礎上，這些選擇都有一定的局限。在基本設計中可以採用PLD做為輔助元件以增強功能，突出產品優勢。PLD不但能夠實現顏色空間轉換和縮放等影像處理功能，還可以實現旋轉和背光等影像增強功能，可直接替換這些標準元件。除了影像處理控制器等大負荷工作，PLD中的其他邏輯還能夠實現更簡單的功能，例如提供I2C擴展埠或者功率消耗管理等功能。
在掌上型應用中，PLD還比較適合用於教學娛樂玩具。教學娛樂玩具是一種可攜式學習手段，以寓教於樂的形式向孩子傳授知識。標準教學娛樂玩具的主要功能模組是訊號調理控制器。訊號調理控制器根據外部感測器的輸入來控制馬達。它對影像進行處理，並將影像裝入到顯示面板中，完成音訊處理功能，例如音訊音調合成等，並管理外部音訊來源。這三種是教學娛樂玩具系統所特有的功能，在您的設計中，PLD實現了非常靈活的設計，降低了風險，使產品能夠儘快面市。而且，在實現訊號調理控制器功能時，PLD的功率消耗要遠遠低於標準DSP元件。和可攜式媒體播放器應用相似，PLD非常適合實現介面橋接、I/O擴展、功率消耗管理、電壓電平轉換、DSP配置和時鐘產生等功能。
PLD甚至還可以用在功率消耗非常低的掌上型應用中，例如行動電話等。在下面的圖4中，左側一般是典型的日常管理功能，可以採用前面提到的PLD做為輔助元件來實現。而在左側是其他的低功率消耗特性，可以在PLD中實現這些特性，以降低系統整體功率消耗。PLD能夠用做低功率消耗電池監視輔助運算器、藍牙LED閃爍輔助運算器、低功率消耗媒體輔助運算器，或者低功率消耗音訊緩衝控制器等。
除了消費性電子應用領域，軍事和醫療成像等需要掌上型設備的市場也受益於使用PLD。軟體無線電等掌上型軍事應用需要非常高的整合度以滿足SWaP(體積、重量和功率消耗)要求，這是因為在戰場條件下，設備即使不充電也要能夠使用數天時間。低功率消耗FPGA還可以在單顆元件中整合處理功能，處理大運算量訊號，而對電池使用時間影響非常小。
對系統的整體影響
除了能夠靈活地滿足特殊功能要求，PLD還在整體上對系統產生了積極的影響。單晶片PLD中整合部分甚至全部功能可以大大減小電路板面積，降低設計複雜度和系統BOM(材料清單)成本。低功率消耗FPGA和零功率消耗CPLD還提供針對監視和控制的功能，降低了系統整體功率消耗，延長了掌上型產品的電池使用時間。其另一個主要優勢是可保證供貨。這些產品的上架時間不論是6個月還是6年，最初的設計都很容易導入到最新一代PLD中，而標準元件不採取直接替代產品將很快斷貨。PLD還提供滿足全歐洲和中國RoHS(降低有害物質)條例要求的產品封裝。PLD方法支援設計重用，在現有設計中迅速加入其他特性或者功能，而不必重新建構整個產品，不用改動硬體。
總結
所有掌上型產品生產廠商都希望率先在市場上推出功能最契合需求的產品。使用ASSP、晶片組或者DSP元件等標準方法，生產廠商能夠很快地發佈產品，但是很難突出產品優勢。而使用ASIC等訂製解決方案有可能在進度和功能方面帶來很大的風險。隨著低功率消耗FPGA和零功率消耗CPLD的出現，掌上型產品生產廠商現在有更可行的選擇來滿足其功率消耗要求，同時保持高度的靈活性，實現產品及時面市。
在上個世紀的80年代，當第一款商用行動電話出現在市場上時，它只有一種功能——人們離開家或者辦公室時做為無線電話的用途。在90年代後期，這類設備不再只是簡單的行動電話，而是成為多功能行動手機，能夠拍攝和儲存影像，存取網際網路，播放並儲存MP3等媒體檔案，還具有其他更多的功能。生產廠商不斷尋求新方法以便在單個掌上設備中整合更多的特性，用戶也要求以更低的價格在更小的封裝中獲得更多的功能。此外，在實現這種高階功能整合時應儘量降低功率消耗，以延長電池使用時間，對客戶體驗產生積極的影響。
掌上型設備生產廠商的設計選擇
這些問題不但存在於行動手機市場中，而且也是所有掌上型產品生產廠商所面臨的挑戰，例如可攜式媒體播放器、掌上遊戲機和數位相機等。這些廠家一直處在必須迅速突出產品優勢的壓力下，以便贏得競爭。為解決這些問題，掌上型產品設計人員通常使用標準ASSP(專用標準產品)和晶片組，實現高階整合，讓產品迅速面市，以低成本獲得最新的功能。然而，如果所有的生產廠商都從相同的標準ASSP和晶片組中進行選擇，他們就很難推出真正具有優勢的產品。產品不具有真正的優勢或者不能增加附加價值，銷售時就不得不接受市場價格，而成為普通商品。此外，消費性產品供應商發售量達到成百上千甚至數百萬，因此，他們要求必須能夠確保穩定供貨。如果所使用的標準ASSP或者晶片組斷貨，除非重新設計產品，否則他們將無法應對這種變化。
另一種選擇是採用ASIC(專用積體電路)設計方法，設計人員可以實現完全訂製。ASIC設計方法需要較長的設計週期，一般在12-18個月，至少要進行一次元件重製。而且，和標準ASSP和晶片組標準產品相比，設計人員必須確信他們更需要實現訂製功能。在消費性市場上，今天必備的產品功能很快就會過時，大部分供應商難以承擔產品推遲面市或者發佈的產品功能已經過時的風險。
掌上型產品設計人員的另一解決方案便是可編程邏輯元件。過去，人們並不認為PLD(可編程邏輯元件)適合掌上型應用，因為它無法滿足電池供電產品的功率消耗(特別是靜態功率消耗)和體積要求。現在，隨著低功率消耗FPGA(現場可編程閘陣列)和「零功率消耗」CPLD(複雜可編程邏輯元件)的出現，生產廠商能夠靈活迅速地將產品推向市場，在產品中加入最新的功能。生產廠商不但可以在小外形封裝中使用低功率消耗FPGA和CPLD，而且還能夠選擇使用裸晶粒，盡可能減少封裝接腳。
Altera公司的Cyclone III系列等新的低成本FPGA，透過多種方法來儘量降低功率消耗。Cyclone III FPGA系列採用了TSMC(台積電)的65nm低功率消耗製程技術，包括可變溝道長度和多臨界值電壓等，實現了最低的整體功率消耗。手機元件等其他生產廠商也採用了這一種65nm低功率消耗製程技術。MAX IIZ元件等採用Flash的零功率消耗CPLD靜態電流低於30 μA，並且能夠自行斷電和供電，實現了絕對最低靜態功率消耗。而且，設計這些可編程邏輯元件的工具還能夠在硬體實現之前，對功率消耗進行精確估算與最佳化。
PLD可以用做單獨的元件，實現電壓電平轉換和供電排序等簡單功能，還可以實現顯示驅動或者處理器等複雜功能。PLD還能夠結合標準ASSP和晶片組以擴展功能，或者和ASIC一起使用以修復缺陷。利用PLD，掌上型產品生產廠商能夠迅速應對標準的變化，在產品設計後期甚至是產品發售之後，對元件進行設置，以滿足消費者的需求。
應用實例
在標準可攜式媒體播放器(PMP)系統中，主要功能模組是影像處理控制器。影像處理控制器要求的基本功能可以在一顆ASIC、ASSP或者DSP中實現，但是在原有的基礎上，這些選擇都有一定的局限。在基本設計中可以採用PLD做為輔助元件以增強功能，突出產品優勢。PLD不但能夠實現顏色空間轉換和縮放等影像處理功能，還可以實現旋轉和背光等影像增強功能，可直接替換這些標準元件。除了影像處理控制器等大負荷工作，PLD中的其他邏輯還能夠實現更簡單的功能，例如提供I2C擴展埠或者功率消耗管理等功能。
在掌上型應用中，PLD還比較適合用於教學娛樂玩具。教學娛樂玩具是一種可攜式學習手段，以寓教於樂的形式向孩子傳授知識。標準教學娛樂玩具的主要功能模組是訊號調理控制器。訊號調理控制器根據外部感測器的輸入來控制馬達。它對影像進行處理，並將影像裝入到顯示面板中，完成音訊處理功能，例如音訊音調合成等，並管理外部音訊來源。這三種是教學娛樂玩具系統所特有的功能，在您的設計中，PLD實現了非常靈活的設計，降低了風險，使產品能夠儘快面市。而且，在實現訊號調理控制器功能時，PLD的功率消耗要遠遠低於標準DSP元件。和可攜式媒體播放器應用相似，PLD非常適合實現介面橋接、I/O擴展、功率消耗管理、電壓電平轉換、DSP配置和時鐘產生等功能。
PLD甚至還可以用在功率消耗非常低的掌上型應用中，例如行動電話等。在下面的圖4中，左側一般是典型的日常管理功能，可以採用前面提到的PLD做為輔助元件來實現。而在左側是其他的低功率消耗特性，可以在PLD中實現這些特性，以降低系統整體功率消耗。PLD能夠用做低功率消耗電池監視輔助運算器、藍牙LED閃爍輔助運算器、低功率消耗媒體輔助運算器，或者低功率消耗音訊緩衝控制器等。
除了消費性電子應用領域，軍事和醫療成像等需要掌上型設備的市場也受益於使用PLD。軟體無線電等掌上型軍事應用需要非常高的整合度以滿足SWaP(體積、重量和功率消耗)要求，這是因為在戰場條件下，設備即使不充電也要能夠使用數天時間。低功率消耗FPGA還可以在單顆元件中整合處理功能，處理大運算量訊號，而對電池使用時間影響非常小。
對系統的整體影響
除了能夠靈活地滿足特殊功能要求，PLD還在整體上對系統產生了積極的影響。單晶片PLD中整合部分甚至全部功能可以大大減小電路板面積，降低設計複雜度和系統BOM(材料清單)成本。低功率消耗FPGA和零功率消耗CPLD還提供針對監視和控制的功能，降低了系統整體功率消耗，延長了掌上型產品的電池使用時間。其另一個主要優勢是可保證供貨。這些產品的上架時間不論是6個月還是6年，最初的設計都很容易導入到最新一代PLD中，而標準元件不採取直接替代產品將很快斷貨。PLD還提供滿足全歐洲和中國RoHS(降低有害物質)條例要求的產品封裝。PLD方法支援設計重用，在現有設計中迅速加入其他特性或者功能，而不必重新建構整個產品，不用改動硬體。
總結
所有掌上型產品生產廠商都希望率先在市場上推出功能最契合需求的產品。使用ASSP、晶片組或者DSP元件等標準方法，生產廠商能夠很快地發佈產品，但是很難突出產品優勢。而使用ASIC等訂製解決方案有可能在進度和功能方面帶來很大的風險。隨著低功率消耗FPGA和零功率消耗CPLD的出現，掌上型產品生產廠商現在有更可行的選擇來滿足其功率消耗要求，同時保持高度的靈活性，實現產品及時面市。
