你将学习:
- 一个很酷的FPGA需要这么少的电源。
- 更小的RISC-V SoC FPGA的重要性。
- PolarFire SoC对RISC-V开发者意味着什么?
- 为什么安全和可靠性是PolarFire成功的关键。
非常低功耗的fpga已经出现一段时间了，但通常需要那些能够处理高速串行接口(如PCI Express)或合并硬核处理器的fpga。芯片的最新的PolarFire版本实际上是用50K逻辑元件(LE)填补了低端的部分，而一个拥有与高端PolarFire SoC系列相同的五核RISC-V处理器的25K LE的SoC版本(图1)．
新的、更小的解决方案可以减少30%到50%的电力消耗——对于一个已经比竞争对手更低电量的家庭来说。因此，这些FPGA解决方案可以在不需要散热器的情况下运行(图2)．微芯片估计，散热的成本为每瓦1.50美元，包括风扇和散热器等附加功能，在设计中使用冷壁，或在PCB上添加更厚的痕迹来重新分配热量。当谈到降低成本时，这确实使低功率部件处于正确的位置。
PolarFire FPGA家族包括12.7 gb /s收发器和多个PCI Express (PCIe) Gen 2端点/根端口。还可以使用额外的接口端口用于高速接口，如使用FPGA逻辑的以太网。这些类型的高速接口在高端fpga中很常见，但在具有较低LE计数的fpga中就不那么常见了。
较小的PolarFire FPGA和soc与较大的Microchip设备是针兼容的，提供了升级路径。FPGA和SoC版本安装在11 × 11-mm的封装中。FPFS025T 25K LE SoC确实有一个变化，以解决更有限的管脚数-一个16位DDR内存接口，而不是32位版本的高端PolarFire SoC中找到。
软或硬RISC-V
微芯片已经成为RISC-V即使它支持一系列其他微控制器和微处理器架构。RISC-V本质上就是可配置的指令集体系结构．实现支持ISA，但是实现可以根据不同的性能特征(如硅占用、性能或功耗)而变化。
RISC-V可以在FPGA中实现;微芯的开发软件支持软核RISC-V配置(图3)．即使是最小的PolarFire SoC也可以处理一个RISC-V核心，并为额外的逻辑留出空间。
PolarFire SoC使用标准的RISC-V子系统，而不考虑FPGA的逻辑容量。MPFS025T只是目前可用的最小的。然而，尽管相同的芯片包在所有FPGA解决方案中提供了一个软核，但子系统中有五个RISC-V核。一个核心管理系统，而四个核心提供了可以运行Linux等操作系统的解决方案(图4)．该系统支持安全引导，包括一个128kb的引导闪存和一个用于芯片外存储的DDR内存控制。
高端的PolarFire soc提供了更大的FPGA结构，但25K LE足以支持像双1080p成像设备这样的复杂系统(图5)．当然，在这种情况下，高速串行设备的硬逻辑允许更多的FPGA结构用于定制逻辑。
解决人工智能
从汽车传感器集成到流视频转换，机器学习和人工智能(ML/AI)在计算解决方案中无处不在。因此，Microchip的FPGA支持解决了硬件/软件的这方面问题就不足为奇了。
VectorBlox加速器SDK是Microchip公司的软件开发解决方案，可以处理所有的PolarFire fpga。SDK是基于OpenVINO．它支持最常见的框架，包括TensorFlow、Caffe、MxNet、PyTorch和DarkNet。FPGA的数学/DSP块点积模式已针对使用8位推理权值的ML/AI应用进行了优化。
FPGA/RISC-V的集成优于ML/AI优化。FPGA实现往往比软件解决方案更有效。它们可以直接与进出芯片或处理器的数据集成，因为FPGA提供的附加逻辑可以处理数据。
安全性和可靠性
中子诱发的单事件扰动(SEUs)可能会毁了你的一天，可能会造成灾难。seu一直都在发生，但在多媒体流中翻转一个比特会导致无法检测到的光点。不幸的是，其他逻辑或程序代码中的反转位可能会导致更严重的问题。Microchip的反保险丝闪存的方法比基于ram的fpga更能抵抗SEU问题。
微晶片在其块RAM上还包括错误校正码(ECC)支持。这是一个透明的修复单位错误和检测多位错误。
对处理器的安全引导支持通过一个加密处理器来增强，该处理器针对差异功率分析(DPA)攻击进行了加固。芯片还有其他形式的抗篡改支持。因此，它们可以用于要求防御级安全性的苛刻应用程序。
新的Libero 2021.2软件工具支持PolarFire家族和其他Microchip FPGA解决方案。许多供应商都提供了RISC-V软件支持，包括AdaCore、IAR、Green Hills software、Siemens/Mentor和Wind River。
