主打接入網、無線基礎設施、國防和工業4.0市場

 

日前，致力于在功耗、安全、可靠性和性能方面提供差異化半導體技術方案的領先供應商美高森美公司（Microsemi Corporation）宣布提供全新成本優化PolarFire™ 現場可編程邏輯器件（FPGA）產品系列。該公司系統級芯片產品組SoC業務部副總裁兼業務部經理Bruce Weyer和系統級芯片產品組產品線高級營銷總監Shakeel Peera向記者介紹了當前中等密度FPGA器件的市場狀況，同時介紹了PolarFire的特性和優勢，并回答了媒體關心的問題。

 

致力于25億美元潛在市場

 

 

Bruce Weyer表示，現今蜂窩基礎設施和有線接入網絡正在面對快速轉型，一方面必須為客戶提供兆兆字節（terabytes）的高價值內容，同時降低運營和資產支出花費，以及減少其熱消耗和碳排放。美高森美的PolarFire FPGA器件在中等密度范圍FPGA器件中具備了業界較低功耗、12.7 Gbps串化/解串（SerDes）收發器，以及領先的安全性和可靠性。該FPGA產品系列適合廣泛的應用范圍，涵蓋有線接入網絡和蜂窩基礎設施、國防和商用航空市場，以及包括工業自動化和物聯網（IoT）市場的工業4.0應用。

該器件可提供較低功耗的10Gbps端口，為日益增多的聚合業務提供了高成本效益的帶寬處理能力。全新FPGA系列還可以應對市場日益增多的現實網絡安全威脅問題，以及基于深亞微米SRAM的FPGA器件的配置內存所面臨的單事件翻轉（SEU）相關的可靠性問題。

他介紹說，美高森美服務全球的多元化市場，包括航空航天和國防、通信、數據中心和工業。在分析市場動態時他表示，PolarFire FPGA器件覆蓋的領域帶寬為1G至40G，需求在于更低成本、更低功耗的網絡邊緣智能和加速，強大的網絡安全性、功能安全性和可靠性。美高森美的FPGA解決方案成本優化、低功耗、12.7G 收發器、40G 架構、業界領先的安全性和可靠性。

Bruce Weyer強調，美高森美深耕可編程邏輯行業30年，其FPGA重點在于功率效率、安全性和可靠性，針對中等密度范圍優化，而這個潛在市場將從15億美元擴大至超過25億美元；同時涵蓋低端和中階FPGA市場區間，此外，新產品系列的創新特性支持美高森美在通信基礎設施市場實現持續增長。

他說：“我們新的FPGA產品系列改變了市場對于傳統中等規模FPGA器件的認知。非易失性FPGA器件首次具備了全部已知好處，其明確的功耗和成本優勢超越了帶有10 Gpbs收發器的SRAM FPGA器件，從而提供了必要的差異性，在滿足客戶不斷變化的需求的同時填補了市場空白。”

據介紹，新器件適合多個通信市場應用領域，包括有線接入、網絡邊緣、城域（1至40G）；無線異構網絡、無線回程、智能光學模塊和視頻廣播。這些器件也非常適合國防和航空航天市場應用，比如加密和信任根、安全無線通信、雷達和電子戰（EW）、飛機網絡、推進和控制。PolarFire FPGA器件適合的工業市場應用包括流程控制和自動化、機器視覺處理和分析、可編程邏輯控制器、工業網絡，以及視頻和圖像處理。

 

多項優化造就全新FPGA器件

 

 

Shakeel Peera在介紹新產品時表示，PolarFire降低功耗多達50%，可同時滿足特定市場需求，是通過創新設計實現成本和功耗優化的中階FPGA器件。它具有持續領先的安全性和可靠性，以應對網絡安全威脅和滿足安全關鍵性應用需求。而1K至500K可編程邏輯單元（LE）器件使美高森美成為了范圍寬泛的FPGA供應商。

他介紹說，PolarFire是唯一一款具有12.7G SERDES的成本和功耗優化的FPGA器件，相對普通中等規模FPGA器件降低了功耗/成本，相對成本/功耗優化的FPGA器件提升了性能，是較低功耗的中等規模FPGA器件。

 

 

Shakeel Peera還對成本優化和功耗優化進行了詳細剖析。在工藝技術方面，基于SONOS的28nm CMOS工藝是較節約成本的節點，競爭產品使用昂貴的HKMG 或FiNFET來降低功耗；在密度優化方面，優化的架構適用低于500K LEs密度，競爭產品的伸縮性的架構可用于數百萬LE密度，瀑布式由上而下裁剪出的中等規模器件，低效率而昂貴；至于收發器性能，針對12.7 Gbps性能而優化的器件，更小尺寸、更低功耗，競爭產品收發器的設計需要支持30 Gbps性能，瀑布式設計降低其速率，導致較大硅片浪費；新產品的1.6 Gbps I/O支持SGMII，是唯一一款具有這項性能的低成本中等密度器件，包括同級較佳的硬件式I/O速率變換邏輯和CDR，競爭產品必需使用昂貴的FPGA器件才可獲得這項功能；在中等規模器件中采用了高性能硬件式安全IP，競爭產品中等規模器件沒有這項功能，僅在某些高端FPGA器件或昂貴的SoC器件中提供。以下是功耗優化的剖析。

 

 

他介紹說，通過與Silicon Creations合作，美高森美研制出了全面優化的12.7 Gbps收發器，尺寸小并且低功耗，從而將10 Gbps的總體功耗降低至90 mW以下。PolarFire器件具有同級較低的靜態功耗，例如100K邏輯單元（LE）器件為25mW；零浪涌電流；獨特的Flash*Freeze模式，在25度下 130 mW的待機功耗為同級較佳。對于相同的應用，其總功耗比競爭性FPGA器件降低多達50%。美高森美還為客戶提供分析功耗的功率估算器。在實施方案之后，客戶還可以使用SmartPower Analyzer分析整個設計的功耗。

 

 

在談到FPGA安全性時，Shakeel Peera認為，網絡安全性是網絡邊緣的聯網設備的首要考慮因素，價值400美元的DPA黑客攻擊設備就可能帶來數百萬美元的IP偷竊。新的FPGA系列具備配置單元的SEU先天免疫能力，提供業界較佳可靠性。其它增強可靠性的特性包括：內置單錯校正和雙錯檢測（SECDED）、大型靜態隨機存取存儲器（LSRAM）的交叉存取，以及針對安全關鍵性設計的系統控制器暫停模式。

通過充分利用美高森美在安全性方面的專有技術，PolarFire FPGA器件提供具有Cryptography Research Incorporated（CRI）專利的差分功率分析（DPA）位流保護功能、集成了物理不可克隆功能（PUF）、安全的56 KB嵌入式非易失性存儲器（eNVM）、內置篡改檢測器和對策、真正的隨機數發生器、集成了Athena TeraFire EXP5200B Crypto協處理器（Suite B功能），以及CRI的DPA應對策略的授權許可。

Shakeel Peera說：“PolarFire FPGA器件可讓客戶毋須購買具有較高功率且成本較高的FPGA器件來獲得許多中等帶寬應用所需的12.7G收發器性能，同時擴大了公司超低功耗、高可靠性和高安全性產品優勢。通過結合高成本效益PolarFire FPGA和美高森美廣泛的專用標準產品（ASSP）組合，可以實現定時、語音處理、存儲、光傳輸網絡（OTN）交換和運輸領域的端至端解決方案，以及多個市場領域的功率管理。”

他透露，美高森美已通過早期使用計劃（Early Access Program）與精選客戶密切合作，已經有項目開始采用PolarFire產品系列。美高森美還提供PolarFire開發套件，包括可用于全面的開發和測試的高性能PolarFire Eval Kit們以及有流行的接口的較低成本套件PolarFire Splash Kit。

 

 

美高森美Libero SoC設計套件提供了全面并且易于學習使用和采納的開發工具，用于其成本優化PolarFire FPGA器件的設計，提高了生產率。這款套件包含完整的設計流程，包括Synopsys Synplify Pro 綜合和Mentor Graphics ModelSim Pro混合語言仿真，帶有同級較佳約束管理，以及美高森美差異化的調試套件SmartDebug。1G 以太網、10G以太網、JESD204B、DDR 內存接口、AXI4互聯IP以及其它流行IP已經可以在PolarFire器件上部署。

 

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