在過去的6個月中，Altera公司接連公布了3款重磅FPGA和SoC產(chǎn)品的最新消息，包括集成硬核浮點DSP模塊的20nm Arria 10系列、采用英特爾14nm三柵極工藝的Stratix 10測試芯片以及最新的非易失MAX 10 FPGA。Altera產(chǎn)品營銷資深總監(jiān)Patrick Dorsey認(rèn)為，“10系列”產(chǎn)品的集體面世，最大程度體現(xiàn)了公司在可編程器件領(lǐng)域的創(chuàng)新精神。而本文的主角，則是被定義為“下一代非易失FPGA”的MAX 10。
與其他低成本FPGA相比，采用TSMC 55nm嵌入式閃存工藝技術(shù)的MAX 10在單芯片中集成了50K邏輯單元、雙配置閃存、ADC、DSP、DDR3外部存儲器接口和軟核Nios II處理器等功能，不但使電路板面積減小約50%，還實現(xiàn)了瞬時配置、失效安全更新、系統(tǒng)監(jiān)視和系統(tǒng)控制等多種系統(tǒng)功能。再加之Quartus II軟件、評估套件、設(shè)計實例、Altera設(shè)計服務(wù)網(wǎng)絡(luò)(DSN)、文檔和培訓(xùn)等提供的設(shè)計方案支持，器件系統(tǒng)價值得以大幅提高。
Altera產(chǎn)品營銷資深總監(jiān)Patrick Dorsey |
在演示中，一個主要由32位處理器、FPGA、電源模塊以及ADC、時鐘、振蕩器等大量外部模擬器件構(gòu)成的傳統(tǒng)FPGA系統(tǒng)(如電機控制或汽車娛樂系統(tǒng))，被MAX 10高度集成為“單芯片+ Enpirion輔助電源器件”方案，大量外圍器件(包括振蕩器、時鐘、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、溫度傳感器等)被整合進(jìn)MAX 10中，傳統(tǒng)32位處理器也由軟核Nios II處理器進(jìn)行替代。而下一步，Altera FPGA集成的目標(biāo)很有可能來自電源系統(tǒng)。
Patrick否認(rèn)了“將器件集成后就會降低其相應(yīng)性能”的說法。他舉例說，MAX 10 FPGA集成的模擬模塊包括ADC和溫度檢測二極管，利用該功能，MAX 10 可以用在需要系統(tǒng)監(jiān)視的應(yīng)用中，如溫度控制和觸摸屏人機接口控制等。這一做法降低了電路板復(fù)雜度，減小了延時，實現(xiàn)了更靈活的采樣排序，包括雙通道同時采樣等。另一個例證來自軟核Nios II嵌入式處理器的集成，盡管它的主頻最高只有200MHz，完全不能和Cyclone動輒1GHz的主頻比較，但它有著更小的引腳布局，不需要外部RAM或者存儲，為嵌入式開發(fā)人員提供了單芯片、完全可配置的瞬時接通處理器子系統(tǒng)，可用最低的系統(tǒng)成本實現(xiàn)高效的復(fù)雜控制系統(tǒng)管理。
本文為《國際電子商情》原創(chuàng)，版權(quán)所有，謝絕轉(zhuǎn)載
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MAX 10另一個與眾不同的賣點
除了高集成性，55nm嵌入式閃存工藝和閃存雙配置是MAX 10另一個與眾不同的賣點。為什么采用嵌入式閃存集成方式？Patrick將原因歸結(jié)為以下四點：1. 降低系統(tǒng)成本，因為減少了BOM并實現(xiàn)了更小的電路板面積；2. 降低了系統(tǒng)風(fēng)險，因為簡化了PCB設(shè)計，要管理的供應(yīng)商減少了，并可以維持較長的產(chǎn)品生命周期；3. 失效安全遠(yuǎn)程更新，其能存儲兩個配置鏡像，在遠(yuǎn)程系統(tǒng)更新的同時不影響系統(tǒng)本身的運行；4. 其瞬時接通配置和上電排序功能提高了系統(tǒng)管理效率。
據(jù)稱，通過使用片內(nèi)閃存，MAX 10 能夠在不到10ms(毫秒)內(nèi)完成配置，這樣的器件瞬時接通特性對于系統(tǒng)管理應(yīng)用和數(shù)據(jù)通路應(yīng)用來說，無論是控制其他電路板元器件的啟動，還是在上電時提供積極的用戶交互功能，都非常重要。而利用內(nèi)存雙配置功能，器件可以完成失效安全更新。也就是說，一個閃存模塊指定用于更新鏡像，而另一個模塊保留用于“安全”工廠鏡像。通過這一功能，能夠更快的部署系統(tǒng)，降低了維護(hù)成本，運行生命周期更長。但遺憾的是，由于工藝差異，閃存雙配置功能目前還不能推廣到其他FPGA系列中。
基于下一代非易失FPGA Max 10的開發(fā)板
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MAX 10采用超小型封裝工藝(3×3mm)，功耗范圍100mW~1W，主要目標(biāo)市場包括工業(yè)(機器人、機器視覺、電機控制)、汽車(信息娛樂、輔助駕駛、電動汽車)和通信、計算與存儲應(yīng)用。Patrick稱，在正式發(fā)布MAX 10前，Altera邀請了100名客戶加入到MAX 10的早期使用計劃中，這其中也包括中國市場。
他說：“中國客戶主要集中在機器視覺和電機控制領(lǐng)域，由于運動控制屬于高性能和高精度控制，借助MAX 10內(nèi)部的DSP，客戶不但可以編寫精準(zhǔn)的算法，還可以根據(jù)工藝和流水線變化進(jìn)行及時調(diào)整，再加上雙內(nèi)存配置保障，用戶可以享受到FPGA的靈活性和可靠性?！?
針對汽車應(yīng)用，MAX 10的瞬時接通配置與輔助駕駛的快速系統(tǒng)響應(yīng)完美契合，其數(shù)字信號處理功能可以實現(xiàn)電動汽車逆變器和轉(zhuǎn)換器中的加速控制環(huán)。針對高級通信、計算和存儲應(yīng)用，MAX 10能夠有效地管理復(fù)雜控制功能，同時進(jìn)行系統(tǒng)配置、接口橋接、電源排序和I/O拓展。目前，MAX 10 FPGA提供商用級、工業(yè)級和汽車級(AEC-Q100)溫度器件。用戶可以通過購買起價30美元的評估套件，下載設(shè)計實例，閱讀產(chǎn)品文檔，下載免費的MAX 10 FPGA開發(fā)軟件，開始自己的MAX 10項目設(shè)計，所有這些都可以在Altera網(wǎng)站上找到。
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