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低功耗,成本优化的Flash fpga可以处理40gbit /s的以太网杂活

2017年2月15日,
Microsemi的PolarFire目标是中端、高性能、低功耗应用。

1.Microsemi’的新PolarFire FPGA系列在性能方面采用了中档基于ram的FPGA,同时提供低成本、功率优化的解决方案。

Microsemi的基于flash的fpga在要求低功耗和高可靠性的嵌入式领域已经广为人知。与基于ram的fpga相比,它的闪存架构提供了即时启动操作,并使其更加比基于ram的fpga具有更强的耐辐射性.在这方面,这家公司一直走在前列确保它的芯片

Microsemi已经有了一系列的fpga,从3毫米乘3毫米的小冰屋(见“FPGA成本为半美元通过集成了Cortex-M3硬核的SmartFusion 2,其耐辐射系列。

这些解决方案中的大多数倾向于解决FPGA空间的低端。它的新PolarFire系列移动Microsemi在需要高逻辑容量和高性能的中档产品中,这条线的设计更上一层楼(图1).例如,PolarFire有12.7 Gbit/s的SERDES收发器,可以处理40gbit /s以太网等杂务。目前,高端的100gbit /s以太网将留给基于ram的fpga,但这对于企业和云服务来说是一个难得的空间,此外,在军事和航空电子应用中,与性能和容量相比,成本和功耗需求不是什么问题。

PolarFire达到了1G到40G的最佳值,这在今天非常流行。该系列最多支持500 KLE(数千个逻辑元素),比目前最多支持150 KLE的Igloo2和SmartFusion 2系列要大得多(图2)

2.PolarFire系列最多支持500kle,是Igloo2和SmartFusion 2系列的三倍多。

PolarFire系列可以容纳24个12.7 Gbit/s的SERDES通道(图3)支持标准接口,如以太网和PCI Express。加密支持包括一个真正的硬件随机数生成器(RNG)差分功率分析(DPA)预防支持以及物理不可克隆功能(PUF)支持。

基于flash的FPGA逻辑单元使用单一事件打乱(SEU)免疫配置,这在一般情况下非常有用,对于雷达硬解决方案来说非常宝贵。它有一系列的高速和通用I/O接口,以及高速和中速DRAM接口。1.6 Gbit/s I/ o支持SGMII。

SEU并不是PolarFire唯一采用的高可靠性技术。它还支持内部存储器的单错误纠正和双错误检测(SECDED)。

3.PolarFire系列支持多达24个12.7 Gbit/s的SERDES,多通道RAM接口以及加密支持。

Microsemi的Libero IDE提供了对各种软IP的访问,包括通用公共无线电接口(CPRI)、模拟接口JESD204B、Interlaken、以太网、SATA和内存控制器。Microsemi同时也为开发者提供了ARM Cortex-M1的软核新兴RISC-V架构

闪存的使用有许多额外的优点,包括与基于ram的fpga相比非常低的静态功耗。这可能是一个风扇和散热器或没有散热器之间的区别。基于闪存的解决方案有最小的启动电源需求,而基于ram的解决方案有高电流需求。最后,还有MicrosemiFlash*Freeze模式可以维护SRAM、寄存器和接口数据,同时将功耗降低到微瓦。

4.最初的部分是具有300kle、512 I/O和16个12.7 Gbit/s SERDES的MPF300。

最初的部分将是MPF300与300kle(图4).它将提供一个16毫米× 16毫米的封装,120个高速I/ o, 180个gpio和4个SERDES。较大的包会增加接口的数量。

PolarFire的设计人员需要一种方法来调试他们的fpga,并最终得到了一个诊断工具,这是生产和测试部件所需要的。它被证明是一种很有价值的调试工具,通常被称为SmartDebug(图5)

5.SmartDebug是必需的硬件,提供对FPGA内的一对点的访问。这些可以在不重新编译和重新编程FGPA的情况下使用。

SmartDebug提供了对FPGA内两个点的访问。这些可以在不重新编译和重新编程FPGA的情况下进行更改。通常,调试逻辑需要作为系统的一部分进行编译。除了SmartDebug,还可以使用这种类型的支持。

PolarFire调试套件(图6)将在年中推出。它包括一个FMC插座和一个QSFP+连接器。低成本的PolarFire喷溅套件将在第三季度推出。它们都得到了PolarFire的Libre IDE的支持。

6.PolarFire调试套件将在今年晚些时候推出。

PolarFire代表了一个主要的变化Microsemi.现在,它的产品线跨越了除非常高端、高速和高成本领域之外的主要应用领域。它基于flash的FPGA具有主要的功率和可靠性优势,使许多FPGA应用可行,包括移动解决方案。

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