10年間で売上高が18倍に！ 1990年代のAlteraはCPLDからFPGAのベンダーへ：プログラマブルロジック本紀（12）（1/3 ページ）

FPGAに代表されるプログラマブルロジックICの歴史をたどる本連載。第12回は、第4回で紹介した1980年代後半のAlteraの続き。大きく成長を遂げた同社の1990年代について取り上げる。

[大原雄介，MONOist]

　今回は、1980年代後半のAlteraを紹介した連載第4回の続き。大きく成長を遂げた1990年代のAlteraについて紹介する。

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CPLDのMAX 5000の構成をおさらい

　Alteraが1988年に発表した、MAX（Multiple Array matriX）アーキテクチャをベースとするMAX 5000シリーズからあらためて話をしたい。このMAX 5000シリーズはLAB（Logic Array Block）をベースにした構造であることは連載第4回でも説明したが、そのLABの内部は図1のようになっており、Macrocell ArrayとExpander Product Term Array、I/O Blockから構成される。

図1　MAX 5000シリーズはこのLABの数を増減させて製品のラインアップを構成している。続くMAX 7000シリーズもこれは同じである［クリックで拡大］ 出所：Altera

　まず、Macrocell Arrayの構造が図2で、XORゲートを組み合わせる形でレジスタに入力される。このレジスタはD／T／JK／SRのフリップフロップ動作となる他、フロースルーラッチとしても使えるし、バイパスすることも可能である。

図2　1つのLABにこのMacrocellが1つ入る。これがロジックの中核である［クリックで拡大］ 出所：Altera

　このMacrocell Arrayを補完するのがExpander Product Termで、図3に示す通りAND回路の集合体とでもいうべきものである。Alteraの説明によれば、ExpanderはLAB内の全ての場所で利用および共有可能であり、レジスタ制御機能を含む追加のロジックが必要な場所で、このExpander Product Termを利用してロジックの実装が可能とされている。

図3　図2と組み合わせることで、要するにAND回路を多段化できるわけだ［クリックで拡大］ 出所：Altera

　最後のI/O Control Blockはもう単純に出力信号の制御を行っている（図4）。これら3つの要素からLABは構成されるが、1つのLABの中に複数のMacrocell Arrayが搭載されることになる。

図4　2種類のFeedback回路が用意されているのが面白い［クリックで拡大］ 出所：Altera

　MAX 5000シリーズの場合、下位のEPM5016（16 Macrocell）やEPM5032（32 Macrocell）はLABが1つだけだが、これを超えるMacrocellを搭載する製品は複数のLABに分割される。図5は128 Macrocellを搭載するEPM5128の構造であるが、これは8つのLABが搭載され、それぞれのLABに16 Macrocellが搭載されている構造だ。

図5　この構造で最大192MacrocellのEPM5192までの製品がラインアップされた［クリックで拡大］ 出所：Altera

　ローエンドのEPM5016とEPM5032はそもそもLABが1つだけなので、Macrocell同士の接続を行う簡単なインターコネクトが実装されているが、上位製品に関してはLAB同士の接続を行うための「Programmable Interconnect Array（PIA）」が搭載されている。これは名前の通り接続方法をプログラミングできる構造である。ただ結構大規模化したとはいえ、Macrocellの構造そのものは従来のPLDの延長にあり、それもあって既存のMAX+PLUSやMAX+PLUS IIといった開発環境でそのままプログラミング可能であった。