Firma Microsemi, dostawca rozwiązań półprzewodnikowych, wprowadziła nowe produkty FPGA zoptymalizowane pod kątem ceny. Układy zapewniają najmniejsze na rynku zużycie mocy w tej klasie układów i zawierają układy transceivera SerDes o przepustowości 12,7 Gbps. Zapewniają przy tym wysoki stopień bezpieczeństwa i niezawodności. Ta rodzina produktów FPGA jest przeznaczona do rozmaitych zastosowań, w tym przewodowych sieci dostępowych i infrastruktury sieci komórkowych, obronności i lotnictwa cywilnego, jak również systemów czwartej rewolucji przemysłowej: automatyki i Internetu Przedmiotów.

Nowy układ FPGA z pamięcią nieulotną oferuje odczuwalną oszczędność energii i kosztów w porównaniu do FPGA z pamięciami SRAM, które zawierają transceivery o przepustowości 10 Gbps. Nowe układy są przeznaczone do wielu zastosowań związanych z rynkiem telekomunikacji, takie jak przewodowe sieci dostępowe, urządzenia brzegowe, sieci typu metro (przepustowości 1 – 40G), heterogeniczne sieci bezprzewodowe i bezprzewodowe łącza dosyłowe, inteligentne moduły optyczne oraz systemy transmisji wideo. Układy są również odpowiednie do zastosowań z obszaru obronności i lotnictwa, radarów i walki elektronicznej (EW), sieci wewnątrz samolotów oraz sterowania i obsługi układów wykonawczych. W obszarze rozwiązań przemysłowych te układy FPGA mogą służyć do sterowania procesami i automatyki, przetwarzania i analizy obrazu wizyjnego, grafiki i wideo, realizacji programowalnych kontrolerów (PLC) oraz obsługi sieci przemysłowych.

We współpracy z Silicon Creations Microsemi opracował transceiver o przepustowości 12,7 Gbps. Podczas transmisji z szybkością 10 Gbps zużywa on niecałe 90 mW mocy, zachowując przy tym małe wymiary. Statyczne zużycie mocy jest najmniejsze w tej klasie układów i wynosi 34 mW przy liczbie 100.000 komórek logicznych (LE). Zerowy prąd wejściowy i unikalny tryb Flash*Freeze pozwolił uzyskać bardzo niski pobór mocy w trybie oczekiwania równy 15 mW w temperaturze 25°C – jest to nawet o 50% mniej, niż w przypadku konkurencyjnych FPGA przeznaczonych do podobnych zastosowań. Microsemi dostarcza również klientom narzędzia do szacowania poboru prądu tworzonych projektów. Po etapie implementacji narzędzie SmartPower Analyzer pozwala sprawdzić zachowanie wszystkich układów zasilania w projekcie. Ponadto układy FPGA z tej rodziny zapewniają wysoką niezawodność ze względu na naturalna odporność na błędy SEU w pamięci konfiguracji. Dodatkowe funkcje poprawiające niezawodność to wbudowana korekcja pojedynczych i podwójnych błędów (SECDED), jak również nakładkowanie pamięci zrealizowane w dużej pamięci SRAM (LSRAM) i tryb zatrzymania kontrolera systemu przeznaczony dla projektów o krytycznym znaczeniu dla bezpieczeństwa.

FPGA z rodziny PolarFire wykorzystują również osiągnięcia Microsemi w dziedzinie bezpieczeństwa, w tym również opatentowaną przez Cryptography Research Incorpoated (CRI) ochronę strumienia danych przed różnicową analizą mocy. Zawierają zintegrowane zabezpieczenie przed klonowaniem (PUF), 56 KB wbudowanej, bezpiecznej pamięci nieulotnej (eNVM), wbudowane funkcje wykrywania ingerencji i reagowania na nie, generator liczb prawdziwie losowych, zintegrowany koprocesor kryptograficzny Athena TeraFire EXP5200B klasy Suite B oraz licencję na zabezpieczenie przed atakiem DPA opracowane przez CRI.

Układy są oparte na architekturze zoptymalizowanej pod względem kosztów. Wykorzystano w nich proces o wymiarze technologicznym 28 nm oparty na wielowarstwowej strukturze SONOS w połączeniu ze standardowym procesem CMOS. Umieszczony w FPGA PolarFire transceiver 12,7 Gbps zapewnia małe rozmiary i najniższe na rynku zużycie mocy. W układach zastosowano szybkie interfejsy pamięci DDR i sygnały w standardzie LVDS oraz wydajny układ zabezpieczeń (IP). Jest to jedyne na rynku rozwiązanie ze średniego segmentu z funkcją odzyskiwania zegara i danych (CDR) i przepustowością wejścia/wyjścia 1,6 Gbps.

Oprogramowanie i IP

Pakiet projektowy Microsemi Libero SoC Design Suite przeznaczony dla FPGA PlarFire jest rozbudowanym narzędziem, które zapewnia wysoką produktywność i jest przystępne w nauce. Pakiet obejmuje kompletny proces projektowania dzięki narzędziu do syntezy logicznej Synopsys Synplify Pro oraz narzędziu do symulacji w językach mieszanych Mentor Graphics ModelSim Pro, a także rozbudowanemu narzędziu do debugowania FPGA Microsemi SmartDebug. Dostępne są też zgodne z układami PolarFire układy IP dla popularnych standardów: Ethernet 1G, Ethernet 10G, JESD204B, interfejsy pamięci DDR, dodatkowe interfejsy IP AXI4 i inne.

Pozostałe funkcje PolarFire:

• Transmisja szeregowa wysokiej szybkości za pośrednictwem transceiverów obsługujących wiele protokołów i wiele szybkości od 250 Mbps do 12,7 Gbps.

• Do 481 tysięcy komórek logicznych złożonych z czterowejściowych komórek LUT oraz przerzutnika typu D (flip-flop)

• Do 33 MB pamięci RAM

• Do 1480 mnożarek MAC 18×18 z dodatkowymi pre-sumatorami

• Zintegrowany interfejs PCIe do wersji x4 Gen2 pozwala na realizację projektów endpoint (EP) i root point (RP).

• Szybkie wyjścia I/O obsługujące pamięci DDR4 do 1600 Mbps, DDR3L 1333 Mbps i pamięci LPDRR3/DDR3 do 1333 Mbps ze zintegrowanym układem kontroli szybkości I/O.

• Wyjścia GPIO pracujące z napięciami 3,3 V, wbudowany blok odzyskiwania zegara i danych (CDR) dla szeregowego gigabitowego Ethernetu (SGMII), pamięć DDR3 1067 Mbps i wyjścia I/O w standardzie LVDS o przepustowości 1600 Mbps ze zintegrowaną logiką kontrolującą szybkość I/O.

Produkty z rodziny FPGA Microsemi PolarFire są już dostarczane do klientów w ramach wczesnego dostępu. Ogólnodostępne próbki pojawią się w 2. kwartale 2017 roku. Zamówienia próbek można składać już teraz.

Dodatkowe informacje można uzyskać na stronie produktu lub pod adresem sales.support@microsemi.com.