關(guān)鍵字：FPGA市場(chǎng) FPGA廠(chǎng)商 數字電源管理器件 電子實(shí)驗模塊
Xilinx：SDx系列再出大招，加速嵌入式系統設計
2013年7月，賽靈思(Xilinx)投片首款20nm All Programmable器件，并發(fā)布第一個(gè)ASIC級可編程架構UltraScale；半年之后，首批基于該架構的20nm UltraScale器件正式發(fā)貨；2014年，又連續推出的“軟”定義網(wǎng)絡(luò )(SDN)和為FPGA進(jìn)軍數據中心掃清障礙推出的SDAccel解決方案。面對FPGA行業(yè)最為激進(jìn)，但又卻最有條不紊的升級換代計劃，你是否認為賽靈思會(huì )考慮停下來(lái)，稍微休息一下？
答案顯然是否定的。“市場(chǎng)對創(chuàng )新方案的迫切需求始終在督促我們前進(jìn)。”賽靈思全球銷(xiāo)售與市場(chǎng)亞太區副總裁楊飛說(shuō)，公司最新推出的SDxTM系列開(kāi)發(fā)環(huán)境的第三大成員SDSoC就是最好的例證。
SDSoC是全新的C/C++開(kāi)發(fā)環(huán)境，可提供高度簡(jiǎn)化、類(lèi)似ASSP C/C++的編程體驗，包括簡(jiǎn)便易用的Eclipse集成設計環(huán)境(IDE)和用于異構Zynq平臺部署的綜合開(kāi)發(fā)平臺。SDSoC配有業(yè)界首款C/C++全系統優(yōu)化的編譯器，可提供系統級的特性描述、可編程邏輯內自動(dòng)軟件加速、自動(dòng)系統連接生成，以及用于加快編程速度的各種庫。此外，SDSoC還可為客戶(hù)和第三方平臺開(kāi)發(fā)人員提供專(zhuān)門(mén)的流程，以便在SDSoC開(kāi)發(fā)環(huán)境中使用這些平臺。
隨著(zhù)智能系統和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，以及人與物之間互聯(lián)互通需求的增強，大多數新產(chǎn)品現在均采用了基于SoC的開(kāi)發(fā)平臺。此類(lèi)平臺便于企業(yè)以更快的速度將產(chǎn)品推向市場(chǎng)，提高系統級效率，而且最重要的是便于實(shí)現持續的創(chuàng )新和產(chǎn)品差異化。賽靈思分別于2011年和2015年推出Zynq-7000全可編程SoC和Zynq UltraScale+ MPSoC，分別采用28nm和16nm工藝節點(diǎn)技術(shù)，將強大的ARM處理系統和可編程邏輯結合在一起，為包括工業(yè)、醫療、車(chē)載ADAS、機器視覺(jué)、視頻監控在內的眾多嵌入式應用，提供低成本、低功耗、高性能的解決方案。
“Zynq SoC/MPSoC與軟件工程師和FPGA硬件工程師共同組成的設計團隊可謂天作之合。”但在楊飛看來(lái)，這一組合對于硬件資源有限或欠缺的團隊來(lái)說(shuō)，使用起來(lái)很有難度，因為需要團隊具備RTL(VHDL或Verilog)開(kāi)發(fā)專(zhuān)業(yè)知識，才能充分發(fā)揮該器件的優(yōu)勢。而這，卻正是SDSoC開(kāi)發(fā)環(huán)境被推出的根本原因。
SDSoC開(kāi)發(fā)環(huán)境可通過(guò)兩種方式加速Zynq SoC和MPSoC開(kāi)發(fā)進(jìn)程。第一種是軟件開(kāi)發(fā)人員借助賽靈思平臺、第三方平臺或最終用戶(hù)平臺，可以比使用傳統硬件/傳統軟件開(kāi)發(fā)流程更快地啟動(dòng)開(kāi)發(fā)；第二種是SDSoC可以消除在將可編程邏輯用作軟件加速器時(shí)軟件團隊和硬件團隊之間常發(fā)生的反復變更，真正加速整體系統開(kāi)發(fā)進(jìn)程。
SDSoC讓人印象深刻的特性之一來(lái)自其系統級的特性描述。也就是說(shuō)，目前賽靈思SDK的高級軟件系統描述功能可對Zynq平臺上運行的完整設計進(jìn)行軟硬件性能測量，SDSoC以此為基礎可以快速估算系統性能。利用快速系統性能估算功能，用戶(hù)能明確哪些功能應該用可編程邏輯加速，SDSoC可運用C/C++代碼報告軟件周期，并估算數據傳輸以及整體應用加速情況，這就能較早地快速生成并探索最佳整體系統性能和功耗。
Altera：首款數字電源管理器件將成為里程碑
對FPGA用戶(hù)來(lái)說(shuō)，電源管理日益成為一個(gè)戰略性的競爭優(yōu)勢，特別是在通信、計算和企業(yè)以及工業(yè)應用等領(lǐng)域，而Altera公司日前就在其Enpirion電源解決方案中新增了一款30amp PowerSoC DC-DC降壓轉換器EM1130。這款被Altera全球業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)總監Patrick Wadden視作“里程碑”式的產(chǎn)品，是集成數字DC-DC降壓轉換器系列的第一款產(chǎn)品，可為Altera的第10代FPGA提供電源管理功能，特別是Arria 10和Stratix 10 FPGA內核以及收發(fā)器電源軌。
他認為，隨著(zhù)FPGA和SoC的不斷發(fā)展，設計人員在下一代嵌入式系統中增加了大量混合信號功能，實(shí)現了以前無(wú)法企及的系統級性能。但這也同時(shí)意味著(zhù)，設計者必須要在嚴格的FPGA電源軌要求、系統功耗和散熱預算限制、構建魯棒而又可靠的系統、符合預算要求按時(shí)完成其項目、完全滿(mǎn)足其電路板和系統對功能和性能的要求之間找到最佳結合點(diǎn)，這絕非易事。
Altera方面稱(chēng)，EM1130的引腳布局密度是業(yè)界最高的，提供嚴格的高輸出穩壓和快速瞬時(shí)響應功能。與同類(lèi)型其他模組相比，EM1130面積不到其他解決方案的一半，總面積只有360平方毫米，效率提高2~4%，遠程測量精度提高了30~50%(電流和電壓測量)。此外，PMBus為Altera SmartVID技術(shù)提供接口，支持轉換器為Arria 10和Stratix 10 FPGA提供較低的電壓(VCC)，并能夠遠程測量電流、電壓和溫度等關(guān)鍵參數。
相比之下，FPGA屬于高利潤、高附加值產(chǎn)品，而電源則屬于低利潤、走量的產(chǎn)品，如何讓兩者相得益彰，迸發(fā)出最大的合力，一直是業(yè)界關(guān)心的話(huà)題。Patrick對此回應稱(chēng)，集成的Enpirion電源單芯片系統最大的優(yōu)勢在于體積小、高效和低噪音，將經(jīng)驗證的Enpirion電源單芯片系統解決方案與Altera FPGA結合使用，客戶(hù)能夠在盡可能最小的電路板上完成他們的設計，同時(shí)還能最大程度地提高性能和降低功耗，加快產(chǎn)品上市、削減材料成本以及增強系統可靠性。更重要的是，Enpirion未來(lái)將不會(huì )僅與Altera FPGA產(chǎn)品配套使用，它將被用來(lái)為FPGA、存儲器、微處理器和許多其它數字集成電路提供電源。
Lattice：UltraLite功耗尺寸狂降50%，繼續猛攻消費電子市場(chǎng)
自2012年萊迪思(Lattice)首次面向移動(dòng)應用推出第一代iCE40產(chǎn)品以來(lái)，短短三年時(shí)間內，消費電子市場(chǎng)為L(cháng)attice全年總營(yíng)收的貢獻比例，從原來(lái)的不足5%一躍增長(cháng)到目前的30%，增幅超過(guò)300%，iCE器件出貨量累計超過(guò)2.5億片。
“當前，幾乎業(yè)界Top10的智能手機都采用了我們的解決方案。”Lattice公司業(yè)務(wù)運營(yíng)副總裁Douglas Hunter說(shuō)，由于消費電子領(lǐng)域的客戶(hù)大多數都沒(méi)有FPGA相關(guān)設計經(jīng)驗，因此Lattice未來(lái)將提供更多的IP支持和參考設計，將iCE系列打造成FPGA產(chǎn)品與配套硬件(I2C、SPI、DSP、存儲)相結合的定制化解決方案。
在去年7月推出的iCE40 Ultra基礎上，Lattice日前再度發(fā)力，推出iCE40 UltraLite系列FPGA，據稱(chēng)“前所未有”地集成了眾多新功能以及可供定制的靈活性，使消費類(lèi)移動(dòng)電子設備(如智能手機、平板電腦、可穿戴設備等)和工業(yè)手持設備(如條碼掃描器、氣體檢測器等)制造商能夠快速實(shí)現產(chǎn)品差異化的“殺手級”功能。
Lattice半導體產(chǎn)品線(xiàn)高級經(jīng)理王動(dòng)稱(chēng)，iCE40 UltraLite是當前業(yè)界最緊湊、功耗最低的FPGA器件，與同類(lèi)競爭產(chǎn)品相比，iCE40 UltraLite可將功耗降低30%，尺寸減小68%(僅為1.4×1.4 mm)；與前代產(chǎn)品iCE40 Ultra相比，iCE40 UltraLite可將功耗降低50%，封裝尺寸減小55%，并在降低邏輯密度的同時(shí)保留了iCE40 Ultra的大多數IP硬核，適用于與iCE40 Ultra應用定位相似，但是對成本更加敏感的應用，例如：IR遠程控制和學(xué)習模式、可實(shí)現模擬多色呼吸效果的RGB LED控制、白光LED控制、運動(dòng)手勢功能、計步器等。
“通過(guò)替代微控制器，iCE40 UltraLite能夠最大程度延長(cháng)電池使用時(shí)間，并降低應用處理器的使用頻率。”王動(dòng)表示，可穿戴設備市場(chǎng)目前正處于競爭與演變的過(guò)程中，存在著(zhù)明顯的兩極分化情況。以智能手環(huán)為例，要么追求高大上，要么主打低價(jià)位。如果某一應用需要更多的功能支持，例如GPS位置顯示、語(yǔ)音識別等，可以選擇iCE40 Ultra；如果需要更低的功耗和成本，如智能手環(huán)/手表等應用，則可以選擇iCE40 UltraLite。
如果將iCE40與MCU進(jìn)行比較會(huì )發(fā)現，MCU的優(yōu)點(diǎn)在于它們已成功應用于大多數移動(dòng)設備中，設計人員對其更為熟悉；缺點(diǎn)則在于比iCE40 FPGA尺寸更大，且無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)處理；對于那些不需要微處理器和微控制器的應用而言，ASSP則是iCE40的主要競爭對手。在這種情況下，Lattice的解決方案尺寸更小，且僅需極少的外部元件即可實(shí)現定制、添加和創(chuàng )建各種創(chuàng )新應用。
“iCE40系列的主要競爭對手是MCU和ASSP，而非傳統的FPGA公司，”Lattice中國區銷(xiāo)售總監王誠說(shuō)，現在智能手機、可穿戴設備市場(chǎng)演進(jìn)速度很快，很多功能至少需要半年以上的窗口期才能實(shí)現穩定的協(xié)議與市場(chǎng)，ASSP廠(chǎng)商通常不愿意在此期間去開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，但lattice就可以借助iCE系列的靈活性幫助客戶(hù)解決過(guò)渡期的問(wèn)題。
幫助客戶(hù)節約調試時(shí)間是王誠看中iCE40系列的另一大優(yōu)勢所在。他解釋稱(chēng)，ASSP在調試過(guò)程中一旦出現bug，客戶(hù)只能等待下一批產(chǎn)品。但FPGA則可以隨時(shí)修改代碼，重新編程，縮短了開(kāi)發(fā)周期。此外，公司還針對一些應用熱點(diǎn)，向用戶(hù)提供完整的方案和協(xié)議，率先支持USB type C標準就是其中最具代表性的案例之一。
移動(dòng)設備訪(fǎng)問(wèn)
