FPGA répondent aux préoccupations croissantes du marché

Posted By : Alice Matthews
FPGA répondent aux préoccupations croissantes du marché

Microsemi a annoncé la disponibilité de sa famille de Field Programmable Gate Array (FPGA), PolarFire, optimisée en terme de coûts, et offrant la plus faible consommation d’énergie de l'industrie pour des densités milieu de gamme avec des transceivers Sérialiseur/Désérialiseur (SerDes) de 12,7 Gbits/s ainsi qu'une sécurité et une fiabilité de premier ordre, selon l'entreprise.

Cette famille de composants FPGA est utile pour un large éventail d'applications au sein des marchés des réseaux d'accès filaire et des infrastructures cellulaires, de la défense et de l'aviation civile, ainsi que de l'industrie 4.0, qui comprend les domaines de l'automatisation industrielle et de l'Internet des Objets (IoT).

« Notre nouvelle famille de produits FPGA transforme la façon dont le marché aborde les FPGA traditionnels de milieu de gamme », a déclaré Bruce Weyer, vice-président et Business Unit Manager à Microsemi. « Pour la première fois, un FPGA non volatil, avec tous les avantages que cela procure, offre des bénéfices tangibles en termes de puissance et de coût par rapport aux FPGA SRAM qui comportent des transceivers de 10 Gbits/s — assurant ainsi la différenciation nécessaire pour répondre aux besoins très évolutifs de nos clients et comblant également une offre manquante sur le marché. »

Les FPGA PolarFire de Microsemi permettent à la société de mieux couvrir le marché des FPGA, évalué à plus de 2,5 milliards de dollars, en attaquant le segment des FPGA d’entrée et de milieu de gamme. De plus, les caractéristiques de la nouvelle gamme de produits soutiennent la croissance continue de Microsemi dans le domaine des infrastructures de communication.

L'infrastructure cellulaire et les réseaux d'accès filaires d'aujourd'hui sont confrontés à une évolution extrêmement rapide, qui doit fournir des téraoctets de contenu d'une grande valeur aux consommateurs tout en réduisant les dépenses opérationnelles et d'investissement, ainsi qu'en réduisant leur empreinte thermique et de carbone. Les FPGA PolarFire de Microsemi fournissent des fonctionnalités de traitement de bande passante rentables pour un nombre croissant de ports regroupés à 10 Gbits/s avec l'empreinte de puissance la plus faible. Cette famille de FPGA répond également aux préoccupations croissantes du marché face aux menaces tangibles en matière de cyber-sécurité ainsi qu’aux problèmes de fiabilité auxquels sont confrontés les FPGA submicroniques basés sur de la SRAM en étant sensibles aux SEU (single event upsets) au sein de leur mémoire de configuration.

Ces composants aux multiples applications du marché des communications, y compris l'accès filaire, la bordure de réseau, le métro (1-40G); les réseaux hétérogènes sans fil, le backhaul sans fil, les modules optiques intelligents et la diffusion vidéo. Les composants sont également bien adaptés aux applications des marchés de la défense et de l'aéronautique, tels que le cryptage et la « root of trust », les communications sans fil sécurisées, le radar et la guerre électronique (Electronic Warfare, EW), les réseaux dans l’avionique, les actionneurs et le contrôle des avions. Les applications utiles pour ces FPGA au sein du marché industriel incluent le contrôle et l'automatisation des processus, le traitement et l'analyse de la vision industrielle, les contrôleurs logiques programmables, le réseautage industriel et le traitement de la vidéo et de l'image.  

« Les FPGA PolarFire permettent aux clients d’éviter d’acheter des FPGA avec une puissance et un coût plus élevés, tout en bénéficiant en plus des performances d'un transceiver 12,7G requises pour de nombreuses applications de bande passante milieu de gamme et en profitant des avantages de notre ultra basse consommation et de notre fiabilité élevée et notre haute sécurité », a déclaré Shakeel Peera, Directeur Senior du Marketing des Produits SoC à Microsemi. « La combinaison de la disponibilité des FPGA PolarFire rentables avec le large portefeuille des composants standards spécifiques à l'application (Application-Specific Standard Products, ASSP) de Microsemi permet des solutions de bout en bout en matière de synchronisation, de traitement vocal, de stockage, de commutation des Optical Transport Networks (OTN) et de leur transport, et de gestion de l'énergie dans plusieurs segments de marché.»

Microsemi a été activement engagé avec des clients sélectionnés pour son programme Early Access Program, et l'adoption de la famille de produits a déjà commencé.

« Outre le développement de solutions de pointe de compression vidéo, de communication, de test et de mesure, de mise en réseau et de produits de consommation, A2e Technologies fournit également des services de propriété intellectuelle et de conception liés à la clientèle de Microsemi », a déclaré Allen Vexler, CTO de A2e Technologies. « La promesse d'obtenir un FPGA de Microsemi avec un traitement du signal de plus haute performance et des capacités d'entrée/sortie (E/S) à très faible consommation d'énergie change notre façon d'aborder le développement des produits de streaming vidéo pour la surveillance, les drones et DVR ― ouvrant toute une gamme de nouvelles possibilités. »

Principales caractéristiques et avantages
En collaboration avec Silicon Creations, Microsemi a développé un transceiver de 12,7 Gbits/s entièrement optimisé pour être efficace en termes de surface utilisée et de faible puissance, ce qui aboutit à une consommation totale de moins de 90 milliwatts (mWs) à 10 Gbits/s. Avec une consommation statique de 25 mW pour 100 000 éléments logiques (Logic Elements, LE), un courant « inrush » nul et un mode Flash*Freeze pour une puissance en mode veille de 130 mW à 25 °C, les composants PolarFire consomment jusqu'à 50 % moins de puissance que les FPGA concurrents pour la même application.

Microsemi fournit également aux clients un estimateur de puissance pour analyser la consommation d'énergie de leurs conceptions. Après l’implémentation, l'analyseur SmartPower peut être utilisé pour connaître la consommation de l’ensemble de la conception.

Selon l'entreprise, la famille de FPGA fournit également la meilleure fiabilité de l'industrie avec son immunité inhérente aux SEU de configuration. Les fonctionnalités supplémentaires pour augmenter la fiabilité comprennent la correction d'erreur unique intégrée et la double détection d'erreur (Single Error Correction and Double Error Detection, SECDED) ainsi que l'entrelacement de mémoire sur une grande mémoire statique à accès aléatoire (Large Static Random Access Memory, LSRAM) et le mode de suspension du contrôleur système pour les conceptions à sécurité critique.

Les FPGA PolarFire offrent une protection « bitstream » par analyse de puissance différentielle (Differential Power Analysis, DPA) brevetée de Cryptography Research Incorporated (CRP), une fonction intégrée physiquement impossible à cloner (Physically Unclonable Function, PUF), 56 Ko de mémoire non volatile intégrée et sécurisée (embedded Non-Volatile Memory, eNVM), des détecteurs d’intrusion et les contre-mesures, de véritables générateurs de nombres aléatoires, des coprocesseurs cryptographiques Athena TeraFire EXP5200B intégrés (Suite B capable) et d'une licence pour accéder aux contre-mesures de CRI DPA.

L'architecture optimisée en coût des composants utilise une technologie de fabrication SONOS (Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon) non volatile en 28 nanomètres pour un CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS) standard. Les FPGA PolarFire intègrent également des performances de transceiver optimisées pour 12,7 Gbits/s, permettant une petite taille et une faible consommation, une logique durcie de gestion des E/S pour de la mémoire DDR (Double Data rate) et les signaux différentiels basse-tension (Low-Voltage Differential Signaling, LVDS), une sécurité IP à haute performance, et le seul composant à bas coût de l'industrie de milieu de gamme avec des E/S à 1,6 Gbits/s et assurant la récupération de l'horloge et des données (Clock and Data Recovery, CDR).

Logiciels et IP
La Libero SoC Design Suite de Microsemi offre une productivité élevée grâce à ses outils de développement complets, intuitifs et conviviaux, pour la conception avec les FPGA PolarFire optimisés en termes de coût. La suite comprend un flux de conception complet avec la synthèse Synopsys Synplify Pro et la simulation en langage mixte Mentor Graphics ModelSim Pro ayant la meilleure gestion des contraintes de sa catégorie et la suite SmartDebug de débogage différencié pour FPGA de Microsemi. Les solutions IP les plus courantes pour Ethernet 1G, Ethernet 10G, JESD204B, les interfaces de mémoire DDR, les IP d'interconnexion AXI4 et autres sont disponibles pour une utilisation avec les composants PolarFire.

Points clés :

  • Connectivité série à haute vitesse avec des transceivers multi-protocoles multi-gigabit intégrés de 250 Mbits/s à 12,7 Gbits/s
  • Jusqu'à 481K éléments logiques constitués d'une LUT (Look-Up Table, LUT) à quatre entrées avec une bascule bistable fractionnable de type D
  • Jusqu'à 33 Mo de RAM
  • Jusqu'à 1480 blocs accumulateur-multiplieur 18 x 18 avec pré-additionneurs en dur
  • Dual PCIe intégré pour des conceptions comportant jusqu'à 4 Gen2 EP (endpoint) et RP (Root Port)
  • E/S à haute vitesse (High-speed I/O, HSIO) prenant en charge des mémoires DDR4 jusqu'à 1600 Mbits/s, DDR3L jusqu'à 1333 Mbits/s et LPDDR3/DDR3 jusqu'à 1333 Mbits/s avec interface d'E/S intégrée
  • E/S polyvalentes (General Purpose I/O, GPIO) supportant 3,3 V, récupération de l'horloge et des données (Clock and Data Recovery, CDR) intégrée pour l'Ethernet Gigabit série (Serial Gigabit Ethernet, SGMII), de la DDR3 à 1067 Mbits/s et des E/S LVDS (Low-Voltage Differential Signaling) à une vitesse de 1600 Mbits/s avec logique de gestion des E/S intégrée

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