做好功耗和成本优化,中小FPGA公司在中等密度市场还有机会

2017-02-17 14:23:17 来源:EEFOCUS
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相对于通用MCU和专用SoC,FPGA除了具有灵活的可编程性这一大优势之外,还有两个绕不开的劣势,那就是贵和功耗高。因此FPGA厂商也在降功耗、减成本的道路上一直孜孜不倦,可见FPGA的强势发力应用领域基本都在工业、航天、国防这些对成本和功耗不是很敏感的高端领域。加上FPGA在软件及专利方面设有层层技术壁垒,大部分市场都被几家国际大厂商垄断,其它厂商似乎很难再插足进去。

 

然而纵观中等密度市场,客户也希望出现第三家公司提供性价比更高的产品,从而提高和大厂商的议价权。因此,如果做好功耗和成本优化,中小FPGA厂商还有望抓住客户的痛点,满足其需求,拿到更多市场份额。

 

美高安森美在FPGA行业积累30年,看到了中等密度市场的机会,最近推出了PolarFire FPGA系列,PolarFire的寓意是“高性能低功耗”。美高森美公司系统级芯片产品组副总裁兼业务部经理Bruce Weyer表示,“PolarFire FPGA不仅具备了非易失性FPGA的全部优点,还凭借10G收发器、先进I/O、安全性和DSP能力,向用户提供具有比SRAM FPGA更佳功耗和成本的解决方案,这在业界属于首次。对于通信基础设施市场中的接入部分,OEM厂商努力帮客户带来更多带宽,同时降低资本支出/运营支出,而电力和物料单(BOM)成本是达成该目标的两个关键因素,PolarFire FPGA低成本低功耗的优势对其非常有利。”

 

美高森美公司系统级芯片产品组副总裁兼业务部经理Bruce Weyer

 

多方面帮户客户实现最佳成本优化
随着工艺的不断发展,FPGA厂商更愿意采用最新的20nm、16nmFinFET工艺降低功耗,获得客户青睐,然而对于中等密度FPGA市场来说,成本是一个最大的痛点。美高森美与Cypress合作,针对PolarFireFPGA,优化了其专有的SONOS工艺。相比传统的闪存技术,SONOS让非易失性存储组件能有效降低成本,并使用更小的电荷泵,较小的电荷泵带来了更灵活的设计和更小的裸片。另外,美高森美还选择了对中等密度FPGA有着最高性价比的28nm工艺节点,进而也降低了芯片成本。

 

在密度优化方面,一般FPGA厂商通过伸缩性架构满足数百万LE密度,然后瀑布式向下裁剪出中等规模器件,这样做效率低下,价格昂贵。PolarFire FPGA采用了优化的中等密度/中带宽架构,只专注于500LE密度以下的市场应用,虽然无法做到全面覆盖,但是这种架构适合于其较小带宽处理需求,最终得到更低的功耗和TCO。

 

一般FPGA厂商只有高端产品才具有收发器、高速I/O和安全性方面的增值特性,但PolarFire FPGA 具有中等带宽应用所需的12.7G收发器性能,GPIO提供了1000BaseXGbE和SGMII能力,允许聚合多个通路的GbE,其具有高端安全功能包括DPA防范和来自AthenaCorporation的一颗高性能安全处理器。

 

功耗最低的中等密度FPGA
通过测试对比,PolarFire FPGA比同类中等密度产品功耗降低50%。这是如何做到的?Bruce Weyer解释,“主要有三点:第一,非易失性FPGA的漏电量平均比SRAMFPGA低10倍;第二,专注于针对12.7Gbps传送速率实现最优的裸片尺寸和功耗,相比竞争产品,PolarFire收发器的面积和功耗效率要高出2倍至2.5倍;第三,独有的深度睡眠模式Flash*Freeze,采用了非易失性技术,电路可以立即唤醒,对于SRAM器件初始化消耗大量电流,Flash*Freeze具有同级最佳待机功耗。”

 

“通过降低功耗,可以降低运营成本,如增加热冗余度,可以提供计算能力,适应无风扇的应用,无需或仅适用小型散热片。”Bruce Weyer补充。

 

打破软件技术壁垒
中小FPGA厂商如果想打入这个市场,软件是最大的技术壁垒,市面上能够自主设计芯片并自主开发软件的公司少之又少。美高森美针对PolarFire FPGA做了Libero SoC设计套件,向用户提供了全面并且易于学习使用和采纳的开发工具。该套件集成了行业标准工具(SynopsysSynplifyPro综合和MentorGraphicsModelSim仿真),采用了与竞争对手类似的设计流,提供了同级最佳的约束条件管理、调试能力和安全生产编程特性。这些工具为客户提供了更方便的迁移路径,带来了明显的高生产率。

 

Bruce Weyer总结,“采用PolarFire FPGA,客户不仅降低功耗和成本,而且采用中等密度的产品就可以实现市面上高端产品所具有的功能,如安全性和可靠性。”

 

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郭云云
郭云云

与非网北京站编辑,网名:咖啡不解困。混迹在电子社区,混迹在电子产业圈,虽不如工程师懂技术但也算半个电子人,喜欢听别人讲故事,喜欢思考电子圈的是是非非,更喜欢发表自己的“正理邪说”,时刻保持对所见所得的思考。

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