小規模FPGAはこれで決まり！
Lattice MachXO4ファミリ

2025年12月 Lattice Semiconductor社より新製品「MachXO4ファミリ」が発表されました。

FPGAといえばAMD Xilinx、Alteraの市場シェアが高いことはよく知られておりますが、FPGAのワールドワイドでの年間出荷数量としては長らくLattice Semiconductor社がNo.1であるということはご存知でしょうか。

Lattice Semiconductor社は大手2社と比べてCPLD、小規模FPGAといった小型で低コストのPLDデバイスを強みにしており、とくに同社の主力製品であるMachXO2/3ファミリはリリースから10年を超えた今なお市場から大きな支持を集めております。MachXO4はMachXO2/3の直系の後継デバイスとしてリリースされました。

小規模FPGAは基板上のユーティリティプレイヤー

小規模FPGAはどのように使用されているのか、簡単に整理してみましょう。

一般的に小規模FPGAは高速な信号処理や広帯域のメモリインターフェースなどには向いておりませんが、それ以外のほぼすべての用途で柔軟に使用することができるデバイスです。アプリケーションも選ばず、様々な製品に広く採用されています。

例えば以下のように様々な用途が考えられます。

• 周辺部品制御：モーターやセンサーなどの周辺機器、部品などを同時コントロール
• ボードマネジメント：起動が速いことを利用した基板のリセット制御や電源管理
• I/O拡張：プロセッサなどのインターフェースの種類、GPIOの本数不足を補完
• 電圧レベル変換：大規模FPGAなどの3.3V I/Oの不足を補うための電圧レベル変換

FPGAでありながらコンフィグレーションメモリを内蔵していること、3.3V単一電源で動作可能なことなど、使い勝手の良さも支持を集めている要因です。

システムボードマネジメント

カメラ＆ディスプレイブリッジ

モーターコントロール

LEDコントロール

引用元：​​MachXO4 | Next-Gen Control FPGA | Lattice Semiconductor​

MachXO4とMachXO2/3の違い

MachXO4はMachXO2/3の後継デバイスであり、以下のような特徴を持っています。

① ハードウェア性能はあえて大きく変えていない

後継デバイスは大規模化、高性能化したため装置仕様やコストがあわない、さらに後継デバイスがリリースされたことで現行デバイスが値上げになってしまった、といった経験はお持ちではないでしょうか。

特に制御系で使用されるPLDに対しては同じ仕様のデバイスを長く供給してほしいという市場からの要望が強くあります。MachXO4はあえて現行デバイスと大きく仕様を変えないことにより、Lattice社の強みを引き続き提供いたします。

② 最新の開発ツール「Lattice Radiant」に対応

現行デバイスのMachXO2/3は開発ツールとして「Diamond」を使用しておりましたが、リリースから時間が経過していることもあり、ツールとしての定期的なアップデートはすでに行われておりません。

MachXO4の設計には最新の開発ツールRadiantを使用します。RadiantはLattice社の今後リリースされるFPGAすべてをサポートする統合開発環境ですので、継続した性能向上、機能追加が行われます。運悪く開発ツールの不具合に遭遇してしまったという場合でも、最新ツールであれば早急な改善が期待できます。

MachXO2/3からMachXO4への置き換え

MachXO4は、MachXO2/3の後継デバイスとして設計されており、既存デザインの流用という観点では、ほとんどの場合でスムーズに置き換え検討が可能です。

DiamondからRadiantへの設計データの移行についても、MachXO2/3で使用していたIPは同機能のIPがRadiantでも準備されているため、これまでの事例では移行そのものが大きな課題となるケースは多くありません。また、Radiantによる配置配線の最適化により、従来以上の内部周波数を実現できる例も確認されております。

一方で、置き換えにあたっての注意点がひとつあります。

それはMachXO2/3とMachXO4がピンの互換性がない、ということです。

ただし、現時点で確認されているピン差分は限定的であり、ピンの使用状況や回路構成によっては、基板流用を含めた検討が可能なケースもあります。

東京エレクトロンデバイスでは今後もMachXO2/3とMachXO4のピン配置の違いや設計手法などの情報を随時入手し、開発の検討材料となる情報の提供を行っていく予定です。適用可否の検討が必要な場合は、ぜひご相談ください。

東京エレクトロンデバイスの取り組み

東京エレクトロンデバイスはLattice Semiconductor社の販売代理店であることを生かし、最新のデバイスロードマップ、技術情報をLattice Semiconductor社から入手し、お客様へご提供しております。

また当社開発センターではFPGA開発を中心とする設計開発を得意としており、Altera®、Lattice、AMDいずれのFPGA開発でも対応します。MachXO4を使用した開発はもちろん、東京エレクトロンデバイスでは豊富な開発経験をもとにお客様のシステムに最適なFPGAの選定や受託開発のご提案をさせていただきます。