電子機器の多様化、製品ライフサイクルの短期化が進む中で、回路構成を変更できる半導体デバイス「プログラマブル・ロジック・デバイス」（ＰＬＤ）の市場が拡大している。なかでも、ＰＬＤの代名詞ともなっている「ＦＰＧＡ」（フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ）は、技術革新がめざましく、その適用範囲が広まっている。

　様々な電子機器に搭載されるロジックデバイスは、電子機器の多機能化、高性能化に伴い規模が拡大している。その一方で、スピーディな市場投入が競争力に直結する民生機器などを中心に、機器の開発期間は短縮しなければならず、ロジックデバイス開発はより困難な状況となっている。

　その中でＰＬＤは、何度もロジックの変更が行えるという利点により、製造に数カ月かかるＡＳＩＣ／ＡＳＳＰを開発する際に、プロトタイプ（試作）としてＰＬＤを使用。ＰＬＤで動作実証された回路を、ＡＳＩＣ／ＡＳＳＰ化し、開発の手戻りを防ぐなどの効果で開発期間の短縮が図られてきた。

最終製品に搭載のケースも
規模の増大、開発期間の短縮化の流れが一層加速する中で、ＰＬＤを試作用途に限らず、最終製品にもＰＬＤを搭載するケースも一般化してきた。従来は、ＡＳＩＣやＡＳＳＰといったロジックＬＳＩに比べＰＬＤは割高で、最終製品への搭載は現実的ではなかった。ただ、ロジックＬＳＩの微細加工レベルがナノクラスに達した現在では、マスクなどの初期製造コストが飛躍的に増加し、年間数千―数万個程度の生産規模であれば、ＡＳＩＣとＰＬＤの価格差は大きく縮小。生産数量の比較的小さい通信機器や産業機器といった分野を中心に、ＰＬＤの量産使用が拡大してきた。

さらに、通信や映像などの分野では各種規格が次々と登場する中でＰＬＤは、フレキシブルに対応できるという点もある。ＡＳＩＣ／ＡＳＳＰであれば、新たな規格への対応は、デバイスを作り直す必要があるが、ＰＬＤはロジックの書き換えだけで対応が可能。製品販売後にも、新規格への対応が行える。規格対応だけでなく、新機能追加なども行え、電子機器メーカーの付加価値向上にも貢献する。また、ロジック規模の拡大で、発生リスクが高まっている不具合に対してもＰＬＤであれば、市場投入後の対策も比較的容易に行え、膨大なコスト発生も起こりうる不具合によるリスクを軽減するといった観点からもＰＬＤの割安感は増している。

さらに、昨今では、ロジックＬＳＩの微細化を上回るペースで、ＦＰＧＡの微細化が進んでいることで、より生産数量の多いケースでも、ＡＳＩＣとＰＬＤの価格差は解消されつつある。

１１年からは、最先端の２８ナノプロセスを使用したＦＰＧＡが発売された。ＡＳＩＣの主流プロセスである６５―４０ナノクラスよりも先端のプロセスであり、さらに価格差が縮まるだけでなく、性能や消費電力面で優位性を発揮できつつある。２８ナノ世代ＦＰＧＡでは、２８Ｇｂｐｓという９０−６５ナノ世代プロセスＡＳＩＣでは実現が難しかった高速トランシーバを実現している。さらに１３年には２０―２２ナノクラスプロセスを採用したＰＬＤの発売も予定されている。

ＦＰＧＡにプロセッサコア搭載
各ＦＰＧＡメーカーは、より幅広い用途でＰＬＤ／ＦＰＧＡが使用できるよう、積極的な技術・製品開発を展開している。その１つが、ＦＰＧＡデバイスに、プロセッサコアを搭載する動きだ。２８ナノの微細プロセスにより、集積度を高められるため、回路変更可能なロジックとともに、ＡＲＭコアなど汎用プロセッサを混載した製品の出荷が始まっている。従来、プロセッサデバイスとＦＰＧＡの２チップ構成だったシステムを１チップ化できる上、ロジック部とプロセッサ部を同一ダイ上で形成することによる高速接続性も発揮でき、性能面でも利点があるデバイスとして注目を集める。

また、３次元チップ積層技術によりＦＰＧＡの高集積化を加速させた製品も登場している。シリコン基板上に複数のＦＰＧＡチップを実装し、高速接続性を維持しながら、ロジック規模をさらに拡大させた技術であり、より大規模なＡＳＩＣもＦＰＧＡで代替できる。さらに、シリコン基板上にＦＰＧＡとともに、高速トランシーバなどのロジックＬＳＩを実装した製品も開発が進められ、一部出荷が始まっている。ＦＰＧＡと高速トランシーバを別個のダイで構成することで、ノイズ影響を抑えながら安定した高速信号伝送を行えるといった付加価値を実現している。

今後もＦＰＧＡは、さらなる微細プロセスの適用に加え、プロセッサやメモリー、各種汎用ロジックデバイスと複合化するなどの進化を遂げ、より高性能、多機能で使いやすいデバイスをめざしていく。