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MX系列 FPGA 是 0.45um CMOS 製程，內部採用 Actel 公司專利的
Channel routing 架構以及 ONO 反熔絲技術。這是 Actel 公司第一
代反熔絲 FPGA 的最後一款。

Channel routing 架構

MX 內部有二種基本邏輯單元，C-

module & S-module，排列成為規則

的陣列。C-module 能夠實現任何4個

輸入訊號的組合邏輯運算。S-module

是以一個簡化的 C-module 與一個正

反器 flip-flop 串接而成。這二種基本

邏輯單元的小多工器結構，可以達成

較高的設計彈性，並且也有利於 HDL

邏輯合成。

基本邏輯單元之間的互聯與否是由金

屬網路上的 ONO 反熔絲是否被燒錄

洏定。金屬網路與基本邏輯單元都位

在晶圓的基層。

由於 ONO 反熔絲體積非常小，所以

在 MX 內部可以容納綿密的金屬網路

以供邏輯單元之間的互聯。即使 MX 系列 FPGA 的基本邏輯單元使用率達到

100%，而且 FPGA 封裝的接腳都已指定，依然可互聯成功。

即使 MX 系列 FPGA 內部有充分得布線資源，Actel 公司的怖局繞線軟體依然

約束了任何一個基本邏輯單元的輸出扇出上限為24。這是為了避免輸出負載

過大而降低性能，同時也可以避免局部區域的怖線擁擠。

40MX 與 42MX

MX 系列 FPGA 分為二個子系列，40MX & 42MX。40MX 系列內部只有 C-module

，而無 S-module。正反器邏輯是由二個串聯的 C-module 來實現，也因此 40MX

系列的 FPGA 在需要正反器的設計上效能不如 42MX 系列 FPGA。

MX 系列 FPGA 成員表

PART Number	A40MX02	A40MX04	A40MX09	A40MX16	A40MX24	A40MX36
CAPACITY (GATES)	2000	4000	9000	16000	24000	36000
Mixed Voltage	-	-	YES	YES	YES	YES
PCI COMPLIANT	-	-	-	-	YES	YES
Logic Modules	295	547	684	1232	1890	2438
DEDICATED FLIP-FLOPS	147	273	348	624	954	1230
I/O	57	69	104	140	176	202
Dual-Port SRAM bits	-	-	-	-	-	2560

低耗電性與高效能

先進的 CMOS 製程產品在工作時，傳輸訊號克服金屬連接點上的阻抗所造成的

功率消耗佔了整體功率消耗的 50% 以上，而且阻抗越大、訊號的傳播越慢。由

於 ONO 反熔絲的阻抗很小，而且未燒錄的 ONO 反熔絲不消耗電流，因此 MX

系列 FPGA 可以兼顧低耗電、以及高速訊號傳輸。

高可靠度

ONO 反熔絲被燒錄之後，金屬網路的連接關係就是永恆的，不受任何環境因素

影響，因此 MX 系列 FPGA 具有極高的可靠性。此外，MX 系列 FPGA 在供電後

立即工作，具有即時性的優點。

高保密性

MX 系列 FPGA 擁有設計保密性的特殊優點，即使高解析度顯微鏡都難以辨識一

ONO 反熔絲是否已被燒錄。因此，無法自一個 MX 系列 FPGA 進行破解的反向

工程。Actel 公司的 FPGA 內部訊號即時分析儀能夠用以觀側 MX 系列 FPGA 內

部任何一個基本邏輯單元的輸出動態變化。為了確保絕對的設計保密性，這一

功能可以藉由燒錄 MX 系列 FPGA 內部一個保密熔絲加以廢止。

工作電壓

MX 系列 FPGA 內部電晶體可以用5伏特或3.3伏特供電。供電的方式是施加電源

在封裝的 VCCA 腳位。40MX 輸出入緩衝器的電源和內部電晶體共用。42MX 系

列 FPGA 則另外有一組 VCCI 電源腳位，可以施加5伏特或3.3伏特用來決定輸出

入緩衝器的訊號準位。不過，VCCA 為3.3伏特，而 VCCI 為5伏特的組合是不允

許的。

雖然在 MX 系列 FPGA 數據手冊內記載 42MX 系列的 power-down 模式，Actel

公司不建議用戶使用此功能。

介面特性

MX 封裝的接腳中除了電源、地線及少數特殊用途者外，均可讓用戶自由設計為

輸出接腳、或輸入接腳、或三態輸出接腳、或雙向接腳。

怖局繞線軟體會自動把未使用到的封裝接腳，設定為低準位輸出。42MX 系列的

A42MX24 及 A42MX36 具有符合 PCI 匯流排規範的輸出入緩衝器，只要在怖局

繞線軟體內選 PCI compliant mode 即可。不過，Actel 公司建議用戶選用 SX 系

列 FPGA 或 SXA 系列 FPGA 來設計 PCI 匯流排應用。

內部的時鐘網路

A40MX 系列 FPGA 的每一個成員只有一個全域時鐘網路，A42MX 的 FPGA 的每

一個成員有二個全域時鐘網路，特殊的是 42MX36 成員額外擁有四個象限時鐘

網路。每一個象限時鐘網路只預先佈置在晶片內部 1/4 的區域內，不過用戶不

需要自行分割設計，Actel 的佈局繞線能自動偵測設計在晶片內部的分佈狀況來

配置象限時鐘網路。如果一個象限時鐘網路必須推動的邏輯單元分散在一個象

限以上，軟體能自動串接多個象限時鐘。換言之, A42MX36 具備三個全域時鐘

，只不過其中一個可以切成四段獨立使用。

根據訊號的來源，有兩個方法來使用時鐘網路。如果訊號來自 MX FPGA 內部邏

輯單元的輸出，那麼用戶可以使用全域時鐘網路接入緩衝器 CLKINT (或象限時

鐘網路輸入緩衝器 QCLKBUF) 把訊號引入時鐘網路。

使用 CLKBUF 與 QCLKBUF 時，訊號必須從特定接腳輸入，所以 PCB 的設計者必

須留意。

效能級別

MX 系列 FPGA 出廠時根據電器特性來篩選出五種不同的級別，分別為 -F、

-STD、-1、-2、-3。

-3 的級別屬於特級品，以速度來衡量，其在最壞的工作環境下比 -STD 級別快

了35%。依此類推，-2 的級別在最壞的工作環境下比 -STD 級別快了25%；而

-1 的級別在最壞的工作環境下比 -STD 級別快了15%；至於 -F 的級別是屬於寬

鬆級品，其速度在最壞的工作環境下比 -STD 級慢了40%。雖然在設計驗證上必

須費多一些心思，但 -F 檔次元件的價格十分有競爭力。

不同的效能級別在產品編號上註明，例如 A42MX16-3PQ208C 表示封裝為

PQFP208 、屬於 -3 級別的商規 A42MX16。