Xilinx a introdus conceptul unei platforme FPGA, precum familia sa Virtex în aplicaţii de tip system-on-a-chip (SoC). În calitatea sa de lider al furnizorilor de logică programabilă, Xilinx a ajutat la dezvoltarea metodologiei de proiectare SoC cu suportul dispozitivelor sale Virtex pentru logica programabilă, intrări/ieşiri şi prelucrare. Xilinx s-a remarcat deja cu numeroase implementări de procesoare şi miezuri de procesoare RISC bazate pe FPGA, un exemplu de implementare de procesor putând fi RISC4005/R16 FPGA în 1991. Conceptul de platformă FPGA a fost complet realizat prin introducerea procesorului hard Virtex-II PROTM PowerPC şi a celui soft MicroBlaze, suport de bază pentru toate FPGA-urile Virtex.
Platformele FPGA au luat rapid locul numeroaselor scheme ASIC SoC, datorită capacităţii flexibile de integrare de dispozitive, intrări/ieşiri programabile, viteze de ceas foarte bune, şi un cost de proiectare global semnificativ mic. Creşterea platformelor FPGA comparativ cu cele ASIC SoC se datorează, pe lângă CPU RISC de înaltă performanţă, blocurilor de memorie RAM, intrărilor/ieşirilor seriale multi-gigabit de mare viteză, logicii dedicate DSP, precum şi altor elemente de dezvoltare introduse.
Avantajul Arhitecturii
Pentru a înzestra noua generaţie a familiei Virtex-4 cu toate avantajele pentru diminuarea semnificativă a costurilor, Xilinx a creat o nouă arhitectură – Advanced Silicon Modular Block (ASMBL). Arhitectura ASMBL, formând baza celei de a patra generaţii Virtex FPGA (Virtex-4) permite Xilinx să dezvolte economic multiple platforme FPGA, fiecare cu diferite combinaţii de caracteristici. Ca rezultat, Virtex-4 extinde platformele FPGA către noul domeniu revoluţionar al siliciului cu combinaţii de facilităţi avansate şi arhitecturi unice. Pentru prima dată în istoria FPGA, arhitectura ASMBL permite aplicaţii multidimensionale scalate pe caracteristicile cerute şi/sau cost.
Acest concept revoluţionar permite crearea de platforme cu diferite funcţionalităţi, caracteristicile de bază definind domeniul lor.
În cazul familiei Virtex-4 FPGA, iniţial 3 platforme vor ţinti 4 domenii de aplicaţii:
• domeniul logic,
• domeniul DSP,
• domeniul conectivitate,
• domeniul de procesare.
Fiecare platformă va avea dispozitive de diferite dimensiuni cu aproximativ acelaşi set de caracteristici ca şi alte dispozitive din aceeaşi platformă. Fiecare dispozitiv se aplică pe segmente şi subsegmente diferite de aplicaţii depinzând de parametrii de cost şi de funcţiile solicitate. Acest proces de apropiere de aplicaţii înseamnă un dispozitiv de platformă standard care se poate adapta la o largă varietate de aplicaţii specifice.
Necesitatea pentru diferite dispozitive pe platforme FPGA cu seturi de caracteristici optimizate, este clară, dar dispozitivul rezultat nu este necesar să fie specific aplicaţiei. Asemenea dispozitive pe platformă FPGA permit aplicaţii multidimensionale scalate de abilitatea lor de a se potrivi atât din punct de vedere a costurilor, cât şi a seturilor de caracteristici, la o gamă largă de aplicaţii divergente. Suplimentar, utilizarea exclusivă a capsulelor avansate flip-chip oferă distribuţie distinctă a puterii şi masei, avantaje foarte importante în utilizarea tehnologiei pe 90 nm, îmbunătăţind de asemenea capacitatea fluxului de programare a dispozitivului. Aceasta înseamnă că un dispozitiv specific poate fi ajustat pentru a respecta cea mai mare gamă de cerinţe ale aplicaţiei, tipic oferite de ASIC, ASSP, şi dispozitive similare într-o manieră mult mai scumpă.
Avantajul “costului total”
Un cost substanţial mai mare şi un timp mult mai mare de proiectare pentru ASIC şi ASSP în stadiul tehnic actual, aduc deservicii rolului primar de dezvoltare în condiţii de risc scăzut a unui volum foarte mare de aplicaţii. Creşterea rapidă şi semnificativă a costurilor de dezvoltare a ASIC arată cel mai clar avantajele utilizării platformelor din ce în ce mai performante FPGA în aplicaţiile de vârf şi uzuale, lucru pe care Xilinx va continua să-l exploateze în următoarele generaţii de familii de dispozitive. Introducerea simultană a trei platforme creşte radical variantele de proiectare, asigurând accelerarea expansiunii platformelor FPGA în şi mai multe arii de aplicaţii. Aspectul neaşteptat sau cel mai puţin evident este acela că volumele ţintă planificate cel mai adesea nu ating un punct care să justifice conversia unui proiect FPGA în ASIC sau tehnologie de celulă standard. Analiza costurilor face ca punctul de rentabilitate pentru ASIC sau ASSP să fie la volume foarte mari, trimiţând automat către soluţia FPGA. Clienţii au observat că, pentru un volum mare, pot utiliza programul Xilinx EasyPath pentru a reduce costurile dispozitivului cu 25% până la 75%. EasyPath utilizează un fişier particularizat de testare pentru testarea şi aprobarea resurselor dispozitivului utilizat, a logicii şi interconexiunii acestuia. Acest lucru reduce timpul de testare şi creşte randamentul, reducând costul total, oferind clientului calea de trecere fără riscuri la soluţii de cost redus.
Tendinţa arată tot mai puţine proiecte ASIC şi un număr tot mai mare de proiecte FPGA prezentate în articole de specialitate, ca ştiri din industrie şi rapoarte de la iSupply, Gartner Dataquest, şi alţii. Dispozitivele pe platformă FPGA de următoare generaţie vor creşte mult opţiunile de procesare pe siliciu, făcând să scadă tot mai mult numărul proiectelor pe ASIC, pe măsură ce domenii adiţionale de aplicaţii vor fi definite, şi mai multe dispozitive revoluţionare vor fi introduse.
Noul FPGA Virtex-4 este revoluţionar prin abilitatea sa de a accelera implementarea tehnologiei FPGA în mult mai multe domenii de aplicaţii. Virtex-4, nu numai că face ca un proiectant sau o echipă de proiectanţi să aibe alternative în selectarea platformei ideale, dar de asemenea poate alege dimensiunea dispozitivului pentru a atinge capabilitatea necesară.
Concentrarea familiei Virtex-4 este în mod cert posibilitatea de utilizare a FPGA în noi şi multiple domenii de aplicaţii, şi în acelaşi timp să servească cel mai bine necesităţile clienţilor FPGA existenţi. Există câteva avantaje în identificarea unei unelte de cost scăzut şi metodologie de proiectare. cel mai important este acela că generaţia Virtex-4 oferă o capacitate semnificativ mai mare, la cel mai mic preţ. Platformele multiple Virtex-4, vor depăşi toate celelalte FPGA din punct de vedere al densităţii logice, a performanţelor DSP şi de procesare, şi din punct de vedere al lăţimii de
bandăI/O.