Virtapihi FPGA-piiriuutuus tehostaa reunalaskentaa

Microchipin uusimmissa FPGA-piireissä staattista tehonkulutusta on onnistuttu pienentämään jopa 50 prosenttia. Uusien piirien massatuotanto on määrä aloittaa ensivuoden alkupuolella. Kehitystyötä varten tarjotaan Libero-nimistä sovellusta, jonka voi ladata yrityksen nettisivulta. 

Mikro-ohjaimista paremmin tunnetusta Microchipistä tuli FPGA-piirivalmistaja vuonna 2010, kun yritys osti siruvalmistaja Actelin Mikrosemiltä, joka oli keskittynyt isoja valmistajia kuten Altera (nyk. Intel) ja Xilinxia pienempisoluisiin FPGA-piireihin.

Kaikissa  markkinoiden FPGA-piireissä on samat kolme peruselementtiä: suuri joukko logiikkaelementtejä, lukuisia yhdysjohtoja ja vielä suurempi joukko ohjelmoitavia kytkimiä. Piirin ohjelmoinnissa kytkimet asetetaan niin että saadaan halutut liitännät logiikkaelementtien otto- ja antoliitännöille.

PolarFire-piireissä ohjelmoitavat kytkimet ovat kuitenkin erilaisia kuin muilla valmistajilla. Niissä jokainen kytkin on itsessään flash-tyyppinen transistori, mikä tuo mukanaan joitakin etuja. Näin piirin ohjelmointi säilyy myös virtakatkoksissa, eikä uudelleenlatausta tarvita, vaan piiri käynnistyy huomattavasti nopeammin.

Yleisin ratkaisu muilla FPGA-valmistajilla on ohjata kutakin kytkintä SRAM-muistisolulla. Tällöin piirin ohjelmointi ei säily virtakatkoksissa, mutta tiedot ladataan uudestaan ulkoisesta tai piirin sisäisestä flash-muistista aina käynnistettäessä.

Peruselementtien lisäksi FPGA-piireissä voi olla muitakin elementtejä, kuten yksi tai useampi mikro-ohjain,  sisäinen muisti mikro-ohjainta vartenja monenlaisia liitäntöjä. Intel ja Xilinx tarjoavat piireissään ARM-pohjaisia suorittimia, kun taas Microchip panostaa uuteen RISC-V-arkkitehtuuriin.

Microchipin uusimmissa FPGA-piiriversioissa PolarFire FPGA (MPF050T) and PolarFire SoC (MPFS025T) tehonkulutusta on onnistuttu pienentämään 50 prosenttia. Staattinen tehonkulutus johtuu pääasiassa sisäisistä vuotovirroista, mutta kellotaajuuden kasvaessa lisääntyy puolestaan dynaaminen tehonkulutus, kun hajakapasitansseja ladataan ja puretaan joka kellojaksolla.

Lisää: Microchip (LINKKI), tuoteuutistiedote (LINKKI1), MPF050T (LINKKI2) ja MPESO25T (LINKKI3) sekä jakelijat (LINKKI).