Cinci motive pentru a utiliza un SoC FPGA în următorul tău proiect

1 NOIEMBRIE 2014

SoC FPGA (System-on-Chip Field-Programmable Gate Array) oferă un timp mai scurt de lansare pe piaţă, un consum mai mic de energie, costuri mai mici, risc mai mic în proiectare și o economie de spaţiu pe placa de circuit imprimat (PCB).

Când aduc un produs nou pe piață, proiectanții de sisteme embedded ce folosesc procesoare avansate, se confruntă adesea cu mai multe provocări. Aceste provocări variază de la îndeplinirea cerințelor de performanță, cum ar fi consumul redus de energie, economie de spațiu pe PCB, și îndeplinirea atât a cerințelor de cost cât și a nevoii de reducere a timpului de lansare pe piață. Dacă proiectantul de sisteme încorporate utilizează în mod curent un FPGA cu un procesor sau folosește un ASIC proprietar cu un procesor, ar putea dori să ia în considerare înlocuirea acestor soluții cu un system-on-chip (SoC) FPGA în proiectul viitor. Compromisuri în proiectare sunt întotdeauna normale pe parcurs, dar dispozitivele SoC FPGA pot oferi cinci avantaje cheie prin soluții alternative:

1. Timp mai scurt de lansare pe piață
2. Risc în proiectare mai scăzut
3. Consum de curent mai mic
4. Costuri mai mici
5. Economie de spațiu pe placa de circuit imprimat

Flexibilitatea este avantajul numărul unu în utilizarea SoC FPGA, deoarece aceste dispozitive sunt complet programabile pentru hardware, dar și software. Acest lucru permite dispozitivelor să se adapteze oricăror modificări de ultim moment într-un proiect și pot fi utilizate pentru mai multe produse diferite.

Costul și timpul sunt primordiale

Unul dintre motivele cheie pentru care nu se începe utilizarea ASIC-urilor, este pentru că sunt prea scumpe. Cerințele pentru seturi de măști, instrumente și echipele de ingineri, atât hardware cât software, contribuie la costurile de dezvoltare. Costul ridicat de dezvoltare este, de asemenea, în legătură cu numărul de iterații care sunt adesea necesare atunci când se lucrează cu un proiect ASIC. În plus, timpul de lansare pe piață poate fi realistic, în medie, de câțiva ani de la specificații tehnice la producția de serie.
Un alt motiv pentru care începerea utilizării ASIC-urilor este abandonată, este disponibilitatea de aplicații specifice produselor standard (ASSP), care pot înlocui un ASIC. Prin proiectare, ASIC-urile sunt specifice aplicațiilor, dar ASSP-urile pot fi utilizate pentru multe aplicații. Multe ASSP sunt direcționate către piața de consum, dar gradul lor de utilizare scade semnificativ în aplicațiile de pe piață care necesită longevitate de aprovizionare, cum ar fi domeniile auto, industrial și de apărare.
Pentru majoritatea aplicațiilor embedded, un SoC FPGA poate fi o alegere eficientă, deoarece riscul în proiectare, costurile de inginerie non-recurentă (NRE) și timpul de dezvoltare necesare pentru un proiect ASIC, pur și simplu nu vor exista. Pentru mai multe aplicații low-power, cu limitări de spațiu, cea mai bună opțiune este un SoC FPGA.

Integrare versus non-integrare

Unul dintre principalele motive pentru proiectare într-un SoC FPGA, este integrarea. Din punct de vedere pur tehnic, indiferent de aplicație, diferența principală dintre proiectarea cu un SoC FPGA și un ASIC este integrarea și non-integrarea. Într-o soluție cu două cipuri ASIC, interconectarea este condusă de structuri mari I/O și se consumă mai multă putere, în timp ce într-un SoC, interconectarea este on-chip, și se oferă un bus foarte mare, latență foarte scăzută și mai puțină energie consumată.

Optimizarea de spaţiu și de putere

Două dintre cele mai mari avantaje ale unui SoC FPGA, comparativ cu un procesor-plus-FPGA sunt legate de spațiu și de putere, care continuă să scadă în toate tipurile de aplicații, inclusiv echipamentul cu montare de tip rack, iar economiile de energie conduc deciziile de proiectare. Proiectanții doresc să facă plăcile de circuit mai mici, iar în cazul în care se poate cu ajutorul soluției single-chip, acest lucru se traduce în mai puține componente pe placă, îmbunătățind astfel problemele de integrare.
Ultimul, dar nu în ultimul rând, costul unui SoC FPGA poate fi la egalitate sau, în unele cazuri, mai mic decât al unui procesor și FPGA. Pentru a evalua costul soluțiilor, este necesar să se vadă costul total de proprietate (TOC).

Există multe lucruri intangibile incluse în TOC care trebuie luate în considerare.
• FPGA-urile SoC sunt incluse într-o singură capsulă (încapsularea circuitului integrat (IC) este un factor de cost)
• Costurile de inginerie non-recurente sunt mici
• Oferă posibilitatea de actualizare chiar în aplicație pentru îmbunătățiri sau corecții
• Cumpărătorii au de ales între mai puțini furnizori
• Există un timp mai scurt de dezvoltare
• Există mai puține piese pe lista de materiale (BOM)
• Este necesar doar un sistem de dezvoltare

SoC FPGA aduce, de asemenea, ușurință în proiectare și timp mai rapid de lansare pe piață. Dezvoltarea se întâmplă pe masa de lucru a inginerului în loc de a necesita un laborator, ceea ce înseamnă că proiectanții au o probabilitate mai mare de a realiza primul articol funcțional pe plăci de circuit imprimat (PCB).
Compromisuri
Deoarece, prin proiectare ASIC-urile sunt specifice aplicațiilor, inginerii obțin în mod clar un proiect mai strict, performanțe mai bune și mai mult control asupra proiectului pentru aplicațiile lor specifice. De aceea, sistemele de performanță foarte înaltă, cum ar fi cele de calcul high-end, necesită adesea o soluție cu două cipuri, precum un ASIC plus un procesor.
Compromisuri există, de asemenea, în ceea ce privește modul în care funcționează echipele de ingineri. În primul rând, inginerii trebuie să se obișnuiască cu conceptul de single-chip programabil, SoC FPGA. În al doilea rând, inginerii de hardware și software, ale căror funcții de muncă sunt de obicei împărțite prin organizarea unei companii, trebuie să lucreze mai mult în colaborare într-un spațiu de lucru comun. În loc de muncă de dezvoltare ce se face la nivel de PCB într-un laborator, acum se poate face prin simulare pe masa de lucru a unui proiectant.

Concluzie

În general, lucrul ce trebuie ținut în minte este că aceste dispozitive sunt complet programabile. Acest lucru se traduce în inovarea de produse, având posibilitatea de a adăuga orice periferic sau IP pentru a se potrivi unei anumite nevoi, riscul de proiectare este semnificativ mai mic, iar viteza de dezvoltare mai mare. Ca un exemplu, dispozitivele Xilinx Zynq®-7000 All-Programmable SoC sunt optimizate pentru combinații specifice de consum de putere, costuri și dimensiuni, care vizează aplicații inteligente.

ZedBoard și MicroZed oferite de Avnet – sunt un bun punct de plecare pentru inginerii hardware și software care doresc să încerce aceste dispozitive complet programabile.

Încearcă-l și vei câştiga.

SILICA ROMANIA
Tel.: 0723 259 997
www.silica.com

SILICA | The Engineers of Distribution

.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre