FPGA-uri pentru proiecte cu volum mare al producţiei

26 IANUARIE 2009

De exemplu, imprimantele nu au fost privite întotdeauna ca produse de larg consum, dar acum se vând în milioane de bucăţi. În mod similar, injecţiile cu insulină au devenit o aplicaţie de volum mare, fiind comercializate la multe mii de pacienţi şi îngrijitori. Aceasta este dovada trendului de “consumerizare”, pe măsură ce aplicaţii precum sisteme casă de marcat şi chiar cititoare RFID mobile sunt produse în volume mai mari, vizând pieţele în creştere, oferind uşurinţă în folosire şi productivitate crescută.
Populaţia în creştere din ţări precum China, India şi Brazilia, cuplată cu o creştere a puterii de cumpărare în aceste ţări, conduc la creşterea cererii pentru aplicaţii de larg consum, care sunt în acest moment preponderente în ţările occidentale. La acest lucru se adaugă semnificativ pasul constant de creştere a cererii consumatorului în ţările dezvoltate, generând presiune pentru livrarea produselor mai bune, mai moderne, care oferă mai multe caracteristici sau cresc utilitatea pentru consumatori.
În plus, această tendinţă generează şi cererea pentru dispozitive semiconductoare care permit producătorilor să reacţioneze rapid la standardele în schimbare, sau să satisfacă cererea pentru caracteristicile căutate de consumatori. Succesul în acest caz necesită prototipare rapidă cu un timp cât mai scurt de lansare pe piaţă, împreună cu o abilitate de a reacţiona la schimbarea rapidă a cerinţelor şi caracteristicilor, în acelaşi timp livrând o funcţionalitate complexă într-o platformă de putere mică, cu o dimensiune corespunzător mai mică.

Semiconductoarele în aplicaţiile de volum ridicat
În mod tradiţional, proiectanţii au apelat la ASIC-uri şi ASSP-uri în aceste aplicaţii de volum mare. Pe măsură ce creşte presiunea de a furniza mai multă complexitate într-un timp mai scurt, a crescut şi cererea de logică programabilă. Astăzi, progresele făcute în geometriile de proces care au condus la dramatica scădere a costului pe unitate de logică programabilă, au crescut şi competitivitatea pe pieţele de volum mare.
Totuşi, deşi dispozitivele de logică programabilă sunt acum mai uşor de implementat şi valoarea lor este recunoscută, ele sunt încă considerate mari consumatoare de putere şi au dimensiuni destul de ridicate. Această caracteristică este în special evidentă pentru FPGA-urile bazate pe SRAM fabricate în tehnologiile submicronice (90nm şi 65nm), unde puterea statică şi dinamică reprezintă încă o mare barieră pentru multe aplicaţii.
Caracteristicile ideale pentru dispozitivele semiconductoare care ţintesc pieţele de larg consum şi cele “consumerizate” ar trebui să includă un consum energetic redus şi în acelaşi timp să furnizeze încapsulări care să se potrivească profilului sistemului. Cerinţele adiţionale includ opţiuni de dispozitive economice care să corespundă nevoilor modelului pe o gamă de temperaturi de operare. În plus faţă de atributele obligatorii ale semiconductorului, aceste pieţe au nevoie de obicei de sprijin pentru a ajunge rapid la un volum mare, dar şi de adaptarea la fluctuaţiile în producţie. Operarea excelentă şi abilitatea de a răspunde rapid necesităţilor sunt de asemenea cerinţe esenţiale atunci când se selectează un furnizor de semiconductoare pe aceste pieţe.

Noi drumuri deschise pentru FPGA-uri
Cele mai recente dezvoltări în domeniul FPGA-urilor se adresează nevoilor pentru dispozitive de putere mică cu capsule de dimensiuni mici, timpi reduşi şi preţ scăzut. Nou introdusele forme de FPGA-uri nano IGLOO şi nano ProASIC3 de la Actel asigură un consum static de putere mic de 2µW, în capsule mici de numai 3 mm x 3 mm, cu 50 de bucăţi cu preţul sub $1. Când sunt adăugate timpul de întârziere zero pe multe dispozitive şi o temperatură comercială extinsă până la -200C, nano FPGA-urile ar putea fi alternativa cea mai bună pentru dispozitivele semiconductoare standard utilizate în aplicaţiile de volum ridicat.
Produsele Actel nano IGLOO oferă o largă varietate de capsule de dimensiune mică, cu cea mai mică încapsulare din industrie pentru un microcip de 3 mm x 3 mm şi şase încapsulări diferite la 8 mm x 8 mm sau mai puţin. Această dimensiune mică combinată cu FPGA-ul cu cel mai scăzut consum de putere disponibil, începând de la numai 2µW, deschide noi oportunităţi pentru proiectanţii de aplicaţii mobile alimentate cu baterii.
Disponibile în densităţi logice de la 10k la 250k de porţi, dispozitivele nano IGLOO între 1,2 şi 1,5V au fost proiectate pentru aplicaţiile de larg consum, industriale, medicale şi alte aplicaţii cu volum ridicat, sensibile la preţ şi la care puterea şi dimensiunea sunt nişte criterii cheie de decizie,care fac diferenţierea pe piaţă. Dispozitivele nano IGLOO sunt ideale pentru comutarea independentă de nivel, permiţând suport pentru diferite nivele de tensiune, pentru expansiunea sau multiplexarea I/O, pentru adaptarea la modificările de standarde şi când securitatea embedded este necesară pentru a asigura fidelitatea unor Proprietăţi Intelectuale (PI) valoroase. Având un preţ competitiv pe piaţă, dispozitivele nano IGLOO sunt perfecte înlocuitoare ale ASIC sau ASSP, păstrând însă avantajele istorice ale FPGA de flexibilitate şi timp rapid de lansare pe piaţă, acum în structuri de putere joasă şi dimensiune mică.
Dispozitivele nano IGLOO suportă de asemenea funcţie de hold pe magistrală Flash*Freeze, care permite utilizatorilor să menţină stările de pe I/O în modul Flash*Freeze – o capabilitate necesară astăzi în numeroase aplicaţii precum smartphone-urile şi echipamentele audio – video wireless.
În plus, dispozitivele nano IGLOO suportă intrări trigger Schmitt şi pot fi schimbate în timpul funcţionării (hot swap). Intrarea de trigger Schmitt furnizează o imunitate mare la zgomot în circuit, permiţând proiectanţilor să identifice în siguranţă un semnal de intrare cu variaţie lentă, cum sunt tastatura şi touchpad-ul. Capabilitatea hot-swap oferă proiectanţilor flexibilitatea de a menţine conexiunea directă cu sistemul în timpul alimentării.

Suportul Known Good Die
Utilizarea KGD (Known Good Die) în industria de semiconductoare este larg răspândită, deoarece asigură costuri îmbunătăţite, alimentare în flux continuu şi multe alte beneficii pentru a suporta dispozitivele electronice cu factor de formă mic; utilizarea KGD permite clienţilor să construiască module multicip (MCM) combinând matriţe multiple de la diferiţi furnizori pentru a îndeplini constrângerile aplicaţiei legate de dimensiune şi cerinţele funcţionale ale acesteia. Această capabilitate permite o integrare mai mare a sistemului, în timp ce flexibilitatea pe care FPGA-urile o furnizează este de asemenea foarte dorită în multe aplicaţii cu constrângeri de spaţiu.
De exemplu, dispozitivele GPS mici, precum cele utilizate în aplicaţii militare, funcţionează cu PCB-uri mici, care trebuie să înglobeze componente multiple. Singurul mod de a realiza acest lucru este folosirea tehnologiei MCM şi KGD de la mai mulţi furnizori.
Actel utilizează tehnologia memoriei nevolatile (NVM – nonvolatile memory), care suportă KGD pentru FPGA-urile sale – o ofertă unică în spaţiul logic programabil. Capacităţile tehnologiilor FPGA bazate pe NVM permit implementarea unei matriţe active la alimentare, pe un singur chip, de dimensiune mică într-un dispozitiv reprogramabil uşor de folosit. Tendinţa către “consumerizare” conduce la presiune pe timpul de lansare pe piaţă şi, odată cu acesta, şi o nevoie pentru produse mai mici care permit o viaţă mai lungă a bateriei, toate acestea provocând producătorii de semiconductoare să dezvolte soluţii mai ieftine care să îndeplinească aceste nevoi.
Actel a răspuns la această cerere cu gama sa de FPGA-uri nano IGLOO şi ProASIC3. Proiectanţii de aplicaţii de volum mare care vizează pieţele de larg consum, industrială, medicală şi de automobile au acum acces la o varietate de dispozitive de putere ultra-scăzută (atingând 2µW), în capsule de dimensiuni mici şi cu cost scăzut, incluzând disponibilitatea imediată a KGD pentru ambele FPGA-uri nano IGLOO şi ProASIC3.

“Consumerizarea”: drumul înainte
Pe măsură ce toate domeniile de aplicaţii din piaţa electronicelor încep să simtă consecinţele consumului crescut, vânzătorilor de semiconductoare li se va cere să livreze şi mai multă valoare în termeni de rapiditate, dimensiune mică şi preţ scăzut. De la o vreme, acestor cerinţe li s-a adăugat şi “putere scăzută”, în acelaşi timp îndeplinind şi cerinţa unui ciclu mai scurt de dezvoltare. Tehnologia FPGA poate răspunde tuturor acestor cerinţe, anunţând schimbări la fel de semnificative de structură.
www.actel.com

Hezi Saar – Senior Product Marketing Manager, Actel
Hezi Saar lucrează la Actel din anul 2004, punând la dispoziţia companiei mai mult de 12 ani de experienţă în industria semiconductoarelor.
Înainte de a se alătura Actel, el a fost marketing manager la Winbond/ISD. Saar deţine o diplomă de BS (bachelor of science) de la Universitatea din Tel-Aviv – Computer Science and Economics şi a absolvit şi cursurile MBA de la Columbia Southern University.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre