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标准FPGA资源丰富却浪费,看eFPGA怎样实现“量体裁衣”?

发布日期:2020-09-06 08:25浏览次数:
FPGA以计算速度慢、资源非常丰富、可编程闻名,之前仍然应用于高速数字信号领域和ASIC检验。随着逻辑资源的非常丰富和编程工具的改良,FPGA在机器学习和硬件加速上获得更加多的推崇,目前数据中心早已大量使用,大数据、云计算领域逐步使用FPGA器件。但是除了这些对计算能力和逻辑资源拒绝很高的应用于,市面上还有很多功能非常简单的小型应用于,如果使用现有的“大而全”的FPGA产品,不仅价格昂贵,而且资源浪费。于是有人想起了自定义化服务,这样可以让工程师根据产品市场需求自定义适合的FPGA产品,从而超过节约成本和功耗的目的,嵌入式FPGA未来将会解决问题这一问题。最近,Achronix为其eFPGAIP解决方案发售Speedcorecustomblocks自定义单元块。其市场营销副总裁SteveMentor讲解,“Speedcorecustomblocks自定义单元块可以大幅地提高性能、功耗和面积效率,并反对以前在FPGA独立国家芯片上无法构建的功能。利用Speedcorecustomblocks自定义单元块,客户可以取得ASIC级的效率并同时维持FPGA的灵活性,从而带给了一种可以将功耗和面积降到低于、同时将数据流通量最大化的高效构建方式。”通过两层剪裁让芯片面积增大多达6倍FPGA用户都指导,标准FPGA不仅包括FPGA内核中的逻辑设计、各种存储器、DSP以及布线,而且还包括内核以外的可编程I/O、SerDes以及各种模块控制器,这就使得芯片资源非常丰富,但体积可观,成本便宜,因此要构建成本的削减就要裁掉设计中不必要的资源。

标准FPGA资源丰富却浪费,看eFPGA怎样实现“量体裁衣”?

Achronix的作法是展开了两层剪裁:如图所示,第一层剪裁将外部的可编程I/O、SerDes以及各种模块控制器展开剪裁,只留给FPGA内核,这样面积可以增大50%。如图所示,剪裁掉外围模块以后,FPGA内核否可以更进一步增大?那么,再行从FPGA内核的结构分析,SteveMentor认为,“Microsoft在其有关Catapult项目的白皮书中谈了一种云规模的加快架构,还包括壳(shell)和应用于(Application),其中shell布局IO及与电路板涉及的逻辑电路,应用于是核心逻辑,Shell占有了44%的总面积。”Achronix展开了第二层剪裁,将shell去除,只剩由用户定义功能的FusionCustomBlock自定义单元块,包括在Speedcore的可编程结构中。经过这道剪裁,芯片面积削减高达75%。如何定义FusionCustomBlock单元块?如何构建定义,这是很多用户最关心的问题。SteveMentor说明,“Achroinx用于内部工具来分析客户的设计,以辨识出有可以用FusionCustomBlock单元块进展开优化的潜在功能,比如常常用于的反复性功能,从而构建面积削减、性能提升和功耗减少。现在,AchronixeFPGAIP产品在加到了Speedcorecustomblocks自定义单元块以后,就使其在享有可编程性的同时还需要享有ASIC级的性能以及低片芯面积效率。”FPGA设计中开发工具很关键,Achronix也获取了ACE设计工具,可以全面反对Speedcorecustomblocks自定义单元块,可以与存储器和DSP单元块完全相同的方式,获取从设计捕捉到比特流生产和系统调试等功能。Achronix为每个Speedcorecustomblocks自定义单元块创立了一种独特图形化用户模块(GUI),它可以管理所有的配备规则。ACE享有Speedcorecustomblocks自定义单元块所有配备的原始的时序细节,反对ACE去已完成各种设计基于时序的布局和布线。客户可以用强劲的版图规划器来优化设计,并为所有的单元实例去制订局域或者定点的任务决定。ACE还包括一个关键路径分析工具,它可以反对客户去分析时序。客户还可以用于ACE强劲的Snapshot嵌入式逻辑分析仪,去创立简单的触发器并展出Speedcore内的动态信号。eFPGA既然如此灵活性,那么它否不会在未来替换FPGA?SteveMentor回应,“目前来看,标准FPGA的市场占有率大约是80%,eFPGA是20%,简单应用于的客户中有人不愿在ASIC设计中重新加入eFPGA,非常简单应用于的客户有些不愿用eFPGA来替换标准FPGA已完成设计,但是两者针对的客户群有所不同,不会长期共存。”“正是eFPGA的市场需求充沛,Achronix在2017年构建了强大的销售收入及业务快速增长,预计销售将多达1亿美元。与TSMC和做到的16nm产品早已量产,7nm产品预计在2018年上半年已完成测试芯片和首批设计。”SteveMentor补足。

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