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电信应用基于FPGA的功耗优化解决方案

2009-05-12 21:53:36 来源:Altera公司 关键字: 电信 FPGA 功耗优化 TPACK

  发挥FPGA的优势

  基于FPGA而不是代工线制造工艺进行芯片开发,可使专用芯片产品充分利用芯片制造的最新开发技术,来实现高功效解决方案。芯片供应商TPACK称这一方法为SOFTSILICON,使用Stratix IV FPGA为电信系统供应商提供运营商级以太网数据包处理、流量管理和设计包映射芯片解决方案。

  SOFTSILICON概念不但能够开发容量更大的新芯片,而且还降低了现有设计的功耗。如图1所示,TPACK的运营商级数据包引擎基于不同工艺尺寸的每一代Stratix系列FPGA,提供集成运营商级以太网数据包处理和流量管理功能。

                                               图1 降低现有芯片解决方案的功耗

  从 Stratix过渡到Stratix II FPGA,TPACK将运营商级数据包引擎容量从6Gbps (TPX2000)提高到20Gbps (TPX3100),降低了1Gbps交换容量的相对功耗。通过将这一解决方案从Stratix II导入到Stratix III FPGA (TPX3103)中,功耗降低了近40%。

  SOFTSILICON方法的功耗优势主要体现在以下两个方面:采用最新的FPGA平台,每Gbps以更低的相对功耗提供更大的交换容量;现有设计导入到最新的FPGA平台,进一步降低功耗。这些优势有助于满足现在以及今后运营商对低功耗的严格要求。

  发挥SOFTSILICON的优势

  FPGA的优势使SOFTSILICON方案受益,不仅如此,FPGA还为标准无厂模式提供其他芯片开发方法,帮助专用芯片供应商满足系统供应商和运营商的需求。

  FPGA 以前用于实现相对较少的功能(置入到ASSP中)或者作为“胶合逻辑”连接两片不兼容的ASSP。但是在最近几年,更多的复杂芯片方案尝试采用 FPGA,TPACK就是最早这样做的公司之一。通过SOFTSILICON,TPACK提供了真正的ASSP 替代方案,具有更好的性能,特别是在功耗上。在这方面,集成也发挥了重要作用。在单芯片中集成更多的功能可以减小电路板面积,降低功耗,还可根据需要灵活更新解决方案,迅速修复故障。此外,需着重指出的是,ASSP集成的不足之处是出现故障的风险随复杂度的升高而增大,而对于FPGA来说,则可迅速纠正这些故障,降低了集成的外在风险。

  图2显示了TPACK芯片方案不断发展,它在SONET/SDH和光传送网 (OTN)技术中集成了面向连接的以太网交换和流量管理功能,满足了新出现的数据包光传送网(P-OTN)的需求。这些解决方案基于Stratix III和Stratix IV FPGA,支持高度集成的器件,充分发挥了TPACK在运营商级以太网交换、流量管理和数据包映射上七年多的工作经验,以及在提供高度集成解决方案上成熟可靠的优势。

                                                       图2 集成数据包传送解决方案

  使用通用线路卡构建高功效系统

  从以上讨论中可看出,在系统设计中使用SOFTSILICON产品具有功耗优势。而且,如果系统设计采用了通用线路卡,SOFTSILICON还能够进一步降低功耗。图3显示了可以实现的某些特性。

                                                        图3 单芯片支持多种特性

  通用线路卡或者多功能线路卡基于SOFTSILICON和可插拔光模块。可以根据需要来定义不同的接口和逻辑,因此,多种应用中能够使用同一种线路卡硬件设计。例如,在某一应用中,线路卡通过NG-SONET/SDH数据包映射支持以太网,而在另一应用中,它支持运营商级以太网交换和流量管理功能。要实现这些功能,所需要的就是具有各种选项的线路卡设计,以及多个SOFTSILICON FPGA镜像,在上电过程中对底层FPGA平台进行编程。

  结论

  运营商对降低功耗的要求非常高,可满足这一需求且容易实现的解决方案将大受欢迎。Altera的40nm Stratix IV FPGA、TPACK在SOFTSILICON上的专业技术以及通用线路卡方法可满足系统设计所需,其大容量数据包传送解决方案满足甚至超越了客户需求,同时还突出了产品优势,能够及时应对各种需求,尽快将产品推向市场。

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