關(guān)鍵字：FPGA市場(chǎng) FPGA廠商 數(shù)字電源管理器件 電子實(shí)驗(yàn)?zāi)K
Xilinx：SDx系列再出大招，加速嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2013年7月，賽靈思(Xilinx)投片首款20nm All Programmable器件，并發(fā)布第一個(gè)ASIC級(jí)可編程架構(gòu)UltraScale；半年之后，首批基于該架構(gòu)的20nm UltraScale器件正式發(fā)貨；2014年，又連續(xù)推出的“軟”定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)和為FPGA進(jìn)軍數(shù)據(jù)中心掃清障礙推出的SDAccel解決方案。面對(duì)FPGA行業(yè)最為激進(jìn)，但又卻最有條不紊的升級(jí)換代計(jì)劃，你是否認(rèn)為賽靈思會(huì)考慮停下來(lái)，稍微休息一下？
答案顯然是否定的。“市場(chǎng)對(duì)創(chuàng)新方案的迫切需求始終在督促我們前進(jìn)。”賽靈思全球銷售與市場(chǎng)亞太區(qū)副總裁楊飛說(shuō)，公司最新推出的SDxTM系列開(kāi)發(fā)環(huán)境的第三大成員SDSoC就是最好的例證。
SDSoC是全新的C/C++開(kāi)發(fā)環(huán)境，可提供高度簡(jiǎn)化、類似ASSP C/C++的編程體驗(yàn)，包括簡(jiǎn)便易用的Eclipse集成設(shè)計(jì)環(huán)境(IDE)和用于異構(gòu)Zynq平臺(tái)部署的綜合開(kāi)發(fā)平臺(tái)。SDSoC配有業(yè)界首款C/C++全系統(tǒng)優(yōu)化的編譯器，可提供系統(tǒng)級(jí)的特性描述、可編程邏輯內(nèi)自動(dòng)軟件加速、自動(dòng)系統(tǒng)連接生成，以及用于加快編程速度的各種庫(kù)。此外，SDSoC還可為客戶和第三方平臺(tái)開(kāi)發(fā)人員提供專門的流程，以便在SDSoC開(kāi)發(fā)環(huán)境中使用這些平臺(tái)。
隨著智能系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，以及人與物之間互聯(lián)互通需求的增強(qiáng)，大多數(shù)新產(chǎn)品現(xiàn)在均采用了基于SoC的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。此類平臺(tái)便于企業(yè)以更快的速度將產(chǎn)品推向市場(chǎng)，提高系統(tǒng)級(jí)效率，而且最重要的是便于實(shí)現(xiàn)持續(xù)的創(chuàng)新和產(chǎn)品差異化。賽靈思分別于2011年和2015年推出Zynq-7000全可編程SoC和Zynq UltraScale+ MPSoC，分別采用28nm和16nm工藝節(jié)點(diǎn)技術(shù)，將強(qiáng)大的ARM處理系統(tǒng)和可編程邏輯結(jié)合在一起，為包括工業(yè)、醫(yī)療、車載ADAS、機(jī)器視覺(jué)、視頻監(jiān)控在內(nèi)的眾多嵌入式應(yīng)用，提供低成本、低功耗、高性能的解決方案。
“Zynq SoC/MPSoC與軟件工程師和FPGA硬件工程師共同組成的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可謂天作之合。”但在楊飛看來(lái)，這一組合對(duì)于硬件資源有限或欠缺的團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，使用起來(lái)很有難度，因?yàn)樾枰獔F(tuán)隊(duì)具備RTL(VHDL或Verilog)開(kāi)發(fā)專業(yè)知識(shí)，才能充分發(fā)揮該器件的優(yōu)勢(shì)。而這，卻正是SDSoC開(kāi)發(fā)環(huán)境被推出的根本原因。
SDSoC開(kāi)發(fā)環(huán)境可通過(guò)兩種方式加速Zynq SoC和MPSoC開(kāi)發(fā)進(jìn)程。第一種是軟件開(kāi)發(fā)人員借助賽靈思平臺(tái)、第三方平臺(tái)或最終用戶平臺(tái)，可以比使用傳統(tǒng)硬件/傳統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)流程更快地啟動(dòng)開(kāi)發(fā)；第二種是SDSoC可以消除在將可編程邏輯用作軟件加速器時(shí)軟件團(tuán)隊(duì)和硬件團(tuán)隊(duì)之間常發(fā)生的反復(fù)變更，真正加速整體系統(tǒng)開(kāi)發(fā)進(jìn)程。
SDSoC讓人印象深刻的特性之一來(lái)自其系統(tǒng)級(jí)的特性描述。也就是說(shuō)，目前賽靈思SDK的高級(jí)軟件系統(tǒng)描述功能可對(duì)Zynq平臺(tái)上運(yùn)行的完整設(shè)計(jì)進(jìn)行軟硬件性能測(cè)量，SDSoC以此為基礎(chǔ)可以快速估算系統(tǒng)性能。利用快速系統(tǒng)性能估算功能，用戶能明確哪些功能應(yīng)該用可編程邏輯加速，SDSoC可運(yùn)用C/C++代碼報(bào)告軟件周期，并估算數(shù)據(jù)傳輸以及整體應(yīng)用加速情況，這就能較早地快速生成并探索最佳整體系統(tǒng)性能和功耗。
Altera：首款數(shù)字電源管理器件將成為里程碑
對(duì)FPGA用戶來(lái)說(shuō)，電源管理日益成為一個(gè)戰(zhàn)略性的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，特別是在通信、計(jì)算和企業(yè)以及工業(yè)應(yīng)用等領(lǐng)域，而Altera公司日前就在其Enpirion電源解決方案中新增了一款30amp PowerSoC DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器EM1130。這款被Altera全球業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)總監(jiān)Patrick Wadden視作“里程碑”式的產(chǎn)品，是集成數(shù)字DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器系列的第一款產(chǎn)品，可為Altera的第10代FPGA提供電源管理功能，特別是Arria 10和Stratix 10 FPGA內(nèi)核以及收發(fā)器電源軌。
他認(rèn)為，隨著FPGA和SoC的不斷發(fā)展，設(shè)計(jì)人員在下一代嵌入式系統(tǒng)中增加了大量混合信號(hào)功能，實(shí)現(xiàn)了以前無(wú)法企及的系統(tǒng)級(jí)性能。但這也同時(shí)意味著，設(shè)計(jì)者必須要在嚴(yán)格的FPGA電源軌要求、系統(tǒng)功耗和散熱預(yù)算限制、構(gòu)建魯棒而又可靠的系統(tǒng)、符合預(yù)算要求按時(shí)完成其項(xiàng)目、完全滿足其電路板和系統(tǒng)對(duì)功能和性能的要求之間找到最佳結(jié)合點(diǎn)，這絕非易事。
Altera方面稱，EM1130的引腳布局密度是業(yè)界最高的，提供嚴(yán)格的高輸出穩(wěn)壓和快速瞬時(shí)響應(yīng)功能。與同類型其他模組相比，EM1130面積不到其他解決方案的一半，總面積只有360平方毫米，效率提高2~4%，遠(yuǎn)程測(cè)量精度提高了30~50%(電流和電壓測(cè)量)。此外，PMBus為Altera SmartVID技術(shù)提供接口，支持轉(zhuǎn)換器為Arria 10和Stratix 10 FPGA提供較低的電壓(VCC)，并能夠遠(yuǎn)程測(cè)量電流、電壓和溫度等關(guān)鍵參數(shù)。
相比之下，F(xiàn)PGA屬于高利潤(rùn)、高附加值產(chǎn)品，而電源則屬于低利潤(rùn)、走量的產(chǎn)品，如何讓兩者相得益彰，迸發(fā)出最大的合力，一直是業(yè)界關(guān)心的話題。Patrick對(duì)此回應(yīng)稱，集成的Enpirion電源單芯片系統(tǒng)最大的優(yōu)勢(shì)在于體積小、高效和低噪音，將經(jīng)驗(yàn)證的Enpirion電源單芯片系統(tǒng)解決方案與Altera FPGA結(jié)合使用，客戶能夠在盡可能最小的電路板上完成他們的設(shè)計(jì)，同時(shí)還能最大程度地提高性能和降低功耗，加快產(chǎn)品上市、削減材料成本以及增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性。更重要的是，Enpirion未來(lái)將不會(huì)僅與Altera FPGA產(chǎn)品配套使用，它將被用來(lái)為FPGA、存儲(chǔ)器、微處理器和許多其它數(shù)字集成電路提供電源。
Lattice：UltraLite功耗尺寸狂降50%，繼續(xù)猛攻消費(fèi)電子市場(chǎng)
自2012年萊迪思(Lattice)首次面向移動(dòng)應(yīng)用推出第一代iCE40產(chǎn)品以來(lái)，短短三年時(shí)間內(nèi)，消費(fèi)電子市場(chǎng)為L(zhǎng)attice全年總營(yíng)收的貢獻(xiàn)比例，從原來(lái)的不足5%一躍增長(zhǎng)到目前的30%，增幅超過(guò)300%，iCE器件出貨量累計(jì)超過(guò)2.5億片。
“當(dāng)前，幾乎業(yè)界Top10的智能手機(jī)都采用了我們的解決方案。”Lattice公司業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)副總裁Douglas Hunter說(shuō)，由于消費(fèi)電子領(lǐng)域的客戶大多數(shù)都沒(méi)有FPGA相關(guān)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，因此Lattice未來(lái)將提供更多的IP支持和參考設(shè)計(jì)，將iCE系列打造成FPGA產(chǎn)品與配套硬件(I2C、SPI、DSP、存儲(chǔ))相結(jié)合的定制化解決方案。
在去年7月推出的iCE40 Ultra基礎(chǔ)上，Lattice日前再度發(fā)力，推出iCE40 UltraLite系列FPGA，據(jù)稱“前所未有”地集成了眾多新功能以及可供定制的靈活性，使消費(fèi)類移動(dòng)電子設(shè)備(如智能手機(jī)、平板電腦、可穿戴設(shè)備等)和工業(yè)手持設(shè)備(如條碼掃描器、氣體檢測(cè)器等)制造商能夠快速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品差異化的“殺手級(jí)”功能。
Lattice半導(dǎo)體產(chǎn)品線高級(jí)經(jīng)理王動(dòng)稱，iCE40 UltraLite是當(dāng)前業(yè)界最緊湊、功耗最低的FPGA器件，與同類競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品相比，iCE40 UltraLite可將功耗降低30%，尺寸減小68%(僅為1.4×1.4 mm)；與前代產(chǎn)品iCE40 Ultra相比，iCE40 UltraLite可將功耗降低50%，封裝尺寸減小55%，并在降低邏輯密度的同時(shí)保留了iCE40 Ultra的大多數(shù)IP硬核，適用于與iCE40 Ultra應(yīng)用定位相似，但是對(duì)成本更加敏感的應(yīng)用，例如：IR遠(yuǎn)程控制和學(xué)習(xí)模式、可實(shí)現(xiàn)模擬多色呼吸效果的RGB LED控制、白光LED控制、運(yùn)動(dòng)手勢(shì)功能、計(jì)步器等。
“通過(guò)替代微控制器，iCE40 UltraLite能夠最大程度延長(zhǎng)電池使用時(shí)間，并降低應(yīng)用處理器的使用頻率。”王動(dòng)表示，可穿戴設(shè)備市場(chǎng)目前正處于競(jìng)爭(zhēng)與演變的過(guò)程中，存在著明顯的兩極分化情況。以智能手環(huán)為例，要么追求高大上，要么主打低價(jià)位。如果某一應(yīng)用需要更多的功能支持，例如GPS位置顯示、語(yǔ)音識(shí)別等，可以選擇iCE40 Ultra；如果需要更低的功耗和成本，如智能手環(huán)/手表等應(yīng)用，則可以選擇iCE40 UltraLite。
如果將iCE40與MCU進(jìn)行比較會(huì)發(fā)現(xiàn)，MCU的優(yōu)點(diǎn)在于它們已成功應(yīng)用于大多數(shù)移動(dòng)設(shè)備中，設(shè)計(jì)人員對(duì)其更為熟悉；缺點(diǎn)則在于比iCE40 FPGA尺寸更大，且無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)處理；對(duì)于那些不需要微處理器和微控制器的應(yīng)用而言，ASSP則是iCE40的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。在這種情況下，Lattice的解決方案尺寸更小，且僅需極少的外部元件即可實(shí)現(xiàn)定制、添加和創(chuàng)建各種創(chuàng)新應(yīng)用。
“iCE40系列的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是MCU和ASSP，而非傳統(tǒng)的FPGA公司，”Lattice中國(guó)區(qū)銷售總監(jiān)王誠(chéng)說(shuō)，現(xiàn)在智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備市場(chǎng)演進(jìn)速度很快，很多功能至少需要半年以上的窗口期才能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的協(xié)議與市場(chǎng)，ASSP廠商通常不愿意在此期間去開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，但lattice就可以借助iCE系列的靈活性幫助客戶解決過(guò)渡期的問(wèn)題。
幫助客戶節(jié)約調(diào)試時(shí)間是王誠(chéng)看中iCE40系列的另一大優(yōu)勢(shì)所在。他解釋稱，ASSP在調(diào)試過(guò)程中一旦出現(xiàn)bug，客戶只能等待下一批產(chǎn)品。但FPGA則可以隨時(shí)修改代碼，重新編程，縮短了開(kāi)發(fā)周期。此外，公司還針對(duì)一些應(yīng)用熱點(diǎn)，向用戶提供完整的方案和協(xié)議，率先支持USB type C標(biāo)準(zhǔn)就是其中最具代表性的案例之一。
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