Id-dar > Wirja > Il-kontenut

Paraguni matriċi ta 'gate programmabbli fuq il-post

Mar 11, 2019

Lil ASICs

Storikament, l-FPGAs kienu kajman, inqas effiċjenti fl-enerġija u ġeneralment kisbu inqas funzjonalità mill-kontropartijiet fissi ta 'l-ASIC tagħhom. Studju aktar antik wera li d-disinni implimentati fuq l-FPGAs jeħtieġu medja ta ’40 darba l-erja, jiġbdu 12-il darba l-enerġija dinamika, u jmexxu f’terz il-veloċità ta’ l-implimentazzjonijiet ta ’l-ASIC korrispondenti.


Iktar reċentement, FPGAs bħax-Xilinx Virtex-7 jew l-Altera Stratix 5 waslu għal soluzzjonijiet ASIC u ASSP ("parti standard speċifika għall-applikazzjoni", bħal ċippa tal-interface USB standalone) li rrispondew għall-użu tal-enerġija mnaqqsa b'mod sinifikanti, miżjuda veloċità, spejjeż iktar baxxi tal-materjali, implimentazzjoni minima ta 'proprjetà immobbli, u possibilitajiet akbar għal konfigurazzjoni mill-ġdid' on-the-fly '. Fejn qabel disinn seta 'kien jinkludi 6 sa 10 ASICs, l-istess disinn issa jista' jinkiseb bl-użu ta 'FPGA wieħed biss.


Il-vantaġġi tal-FPGAs jinkludu l-abbiltà ta 'programmazzjoni mill-ġdid meta jkunu diġà skjerati (jiġifieri "fil-qasam") biex jiġu ffissati l-bugs, u ta' spiss jinkludu żmien iqsar biex jitqiegħdu fis-suq u jitnaqqsu l-ispejjeż tal-inġinerija mhux rikorrenti. Il-bejjiegħa jistgħu wkoll jieħdu triq tan-nofs permezz tal-prototipi tal-FPGA: jiżviluppaw il-ħardwer tal-prototipi tagħhom fuq l-FPGAs, imma jimmanifatturaw il-verżjoni finali tagħhom bħala ASIC sabiex ma tkunx tista 'tiġi mmodifikata aktar wara li d-disinn ikun ġie kommess.


Xejriet


Xilinx iddikjara li bosta dinamiċi tas-suq u tat-teknoloġija qed ibiddlu l-paradigma ASIC / FPGA minn Frar 2009:


L-ispejjeż tal-iżvilupp taċ-ċirkwit integrat kienu qed jiżdiedu b'mod aggressiv

Il-kumplessità ta ’l-ASIC tawwal il-ħin ta’ żvilupp

Ir-riżorsi ta ’lR & D u l-għadd kienu jonqsu

It-telf mid-dħul għal ħin bil-mod għas-suq kien qed jiżdied

Ir-restrizzjonijiet finanzjarji f'ekonomija fqira kienu qed iwasslu għal teknoloġiji ta 'prezz baxx.

Dawn ix-xejriet jagħmlu l-FPGAs alternattiva aħjar mill-ASICs għal numru ikbar ta 'applikazzjonijiet ta' volum ogħla milli kienu storikament użati għalihom, li għalihom il-kumpanija tattribwixxi n-numru dejjem jikber tad-disinn tal-FPGA.


Xi FPGAs għandhom il-kapaċità ta 'konfigurazzjoni mill-ġdid parzjali li tikri porzjon wieħed mill-apparat jiġi programmat mill-ġdid waqt li porzjonijiet oħra jkomplu jaħdmu.



Apparat loġiku kumpless programmabbli (CPLD)

Id-differenzi primarji bejn apparati loġiċi programmabbli kumplessi (CPLDs) u FPGAs huma arkitettoniċi. CPLD għandu struttura komparattivament restrittiva li tikkonsisti minn matriċi loġika ta 'somma ta' prodotti programmabbli waħda jew aktar li tmigħ numru relattivament żgħir ta 'reġistri bl-arloġġ. B'riżultat ta 'dan, is-CPLDs huma inqas flessibbli, iżda għandhom il-vantaġġ ta' dewmien ta 'żmien aktar prevedibbli u proporzjon ta' loġika għall-interkonnessjoni ogħla. [Ċitazzjoni meħtieġa] L-arkitetturi tal-FPGA, min-naħa l-oħra, huma ddominati mill-interkonnessjoni. Dan jagħmilhom ferm aktar flessibbli (f'termini tal-firxa ta 'disinji li huma prattiċi għall-implimentazzjoni fuqhom) iżda wkoll ferm iktar kumplessi biex jiddisinjaw għal, jew għall-inqas jeħtieġu softwer ta' awtomazzjoni tad-disinn elettroniku aktar kumpless (EDA).


Fil-prattika, id-distinzjoni bejn l-FPGAs u s-CPLDs ħafna drabi hija waħda ta 'daqs billi l-FPGAs huma ġeneralment ħafna ikbar f'termini ta' riżorsi minn CPLDs. Tipikament l-FPGAs biss fihom funzjonijiet inkorporati aktar kumplessi bħal aġenti li jżidu, multiplikaturi, memorja u serializer / deserializers. Distinzjoni oħra komuni hija li s-CPLDs fihom memorja flash inkorporata biex jaħżnu l-konfigurazzjoni tagħhom waqt li l-FPGAs normalment jeħtieġu memorja esterna mhux volatili (imma mhux dejjem).


Meta disinn jirrikjedi sempliċi instant-on (il-loġika hija diġà kkonfigurata waqt it-tħaddim) is-CPLDs huma ġeneralment ippreferuti. Għal ħafna applikazzjonijiet oħra ġeneralment huma preferuti l-FPGAs. Xi drabi kemm is-CPLD kif ukoll l-FPGAs jintużaw f'disinn ta 'sistema waħda. F'dawk id-disinni, CPLDs ġeneralment iwettqu funzjonijiet ta 'kolla loġika, u huma responsabbli biex “jibdew” l-FPGA kif ukoll jikkontrollaw ir-reset u s-sekwenza tal-boot tal-bord taċ-ċirkwit komplet. Għalhekk, skont l-applikazzjoni, jista 'jkun għaqli li jintużaw kemm FPGAs kif ukoll CPLDs f'disinn wieħed.

Konsiderazzjonijiet ta 'sigurtà

L-FPGAs għandhom kemm vantaġġi kif ukoll żvantaġġi meta mqabbla ma 'ASICs jew mikroproċessuri siguri, rigward is-sigurtà tal-hardware. Il-flessibilità tal-FPGAs tagħmel modifiki malizzjużi waqt il-fabbrikazzjoni riskju aktar baxx. Preċedentement, għal ħafna FPGAs, id-disinn bitstream ġie espost waqt li l-FPGA jgħabbiha minn memorja esterna (tipikament fuq kull power-on). Il-bejjiegħa ewlenin kollha tal-FPGA issa joffru firxa ta 'soluzzjonijiet ta' sigurtà lil disinjaturi bħall-encryption bitstream u l-awtentikazzjoni. Pereżempju, Altera u Xilinx joffru encryption AES (sa 256-bit) għal bitstreams maħżuna f 'memorja flash esterna.


FPGAs li jaħżnu l-konfigurazzjoni tagħhom internament f’memorja flash mhux volatili, bħal Microsemi's ProAsic 3 jew Lattice's XP2 devices programmable, ma jesponux il-bitstream u ma jeħtiġux encryption. Barra minn hekk, il-memorja flash għal tabella ta 'tfittxija tipprovdi protezzjoni ta' taqlib ta 'avveniment wieħed għal applikazzjonijiet spazjali. Klijenti li jixtiequ garanzija ogħla ta 'reżistenza kontra t-tbagħbis jistgħu jużaw FPGAs antifuse bil-miktub minn bejjiegħa bħal Microsemi.


Bl-istratix 10 FPGAs u s-SoCs tagħha, Altera introduċiet Maniġer ta 'Apparat Sikur u funzjonijiet fiżikament mhux klonabbli biex tipprovdi livelli għoljin ta' protezzjoni kontra attakki fiżiċi.


Fl-2012 ir-riċerkaturi Sergei Skorobogatov u Christopher Woods urew li l-FPGAs jistgħu jkunu vulnerabbli għal intenzjoni ostili. Huma skoprew vulnerabilità kritika backdoor kienet immanifatturata fis-silikon bħala parti mill-Actel / Microsemi ProAsic 3 li tagħmilha vulnerabbli fuq bosta livelli bħall-ipprogrammar mill-ġdid tal-kripto u ċ-ċwievet ta 'aċċess, aċċess għal bitstream mhux kriptat, modifikazzjoni ta' karatteristiċi baxxi ta 'silikon, u estrazzjoni ta' data ta 'konfigurazzjoni.