Microchip công bố SoC FPGA dựa trên RISC-V đầu tiên để sử dụng một nửa sức mạnh của các FPGA khác

Họ PolarFire SoC dựa trên RISC-V mới của Microchip được cho là cung cấp điện năng thấp hơn 50% so với các FPGA tầm trung cạnh tranh.

Gần đây, Microchip đã công bố Chương trình truy cập sớm (EAP) cho dòng PolarFire SoC hỗ trợ RISC-V , dựa trên dòng PolarFire FPGA từng đoạt giải thưởng của họ. 

Họ PolarFire SoC là SoC FPGA đầu tiên trên thế giới có hệ thống con bộ vi xử lý dựa trên RISC-V .

Hệ thống con cứng - cho phép người dùng chạy Linux hoặc hệ điều hành thời gian thực - được cho là mang lại mức tiêu thụ điện năng thấp, hiệu suất nhiệt và bảo mật cấp quốc phòng cho các hệ thống nhúng.

PolarFire SoC FPGA. Hình ảnh từ Microchip

 

Công ty tuyên bố rằng hệ thống mới mang lại tổng mức tiết kiệm điện từ 30% đến 50% so với các thiết bị tương tự trên thị trường.

Các chỉ số tiết kiệm năng lượng này được hỗ trợ bởi quy trình Poly-Si 28nm công suất thấp của hệ thống con, CPU 5 tầng theo thứ tự, công nghệ FPGA công suất tĩnh thấp và bộ thu phát tiết kiệm điện. 

Các tính năng của dòng SoC PolarFire 

CPU của PolarFire SoC có khả năng gỡ lỗi mở rộng bao gồm theo dõi lệnh và giao diện mở rộng nâng cao có thể cấu hình thời gian chạy thụ động (AXI).

Tim Morin, giám đốc tiếp thị sản phẩm của bộ phận kinh doanh PRO của Microchip, giải thích rằng AXI mang lại cho người dùng khả năng tìm ra ai đang viết hoặc đọc từ bộ nhớ và khi nào họ đang làm việc đó.

"Nó cho tôi biết ai đang lấp đầy bộ nhớ của tôi", anh ấy bình luận.

"Chúng tôi cũng có một bộ giám sát bus AXI trên công tắc trung tâm, điều khiển tất cả các đầu vào vào kết cấu, vào IO, vào bộ nhớ và vào hệ thống con của CPU. Vì vậy, tôi hoàn toàn có thể theo dõi những gì đang xảy ra trong những băng thông cao này môi trường. "

Bản thân kiến ​​trúc được xây dựng để đảm bảo độ tin cậy và bảo mật với các tính năng bao gồm sửa lỗi đơn và phát hiện lỗi kép (SEC-DED) trên tất cả các bộ nhớ, bảo vệ bộ nhớ vật lý, bộ phân tích công suất chênh lệch (DPA) và 128Kb bộ nhớ khởi động flash. 

Kiến trúc PolarFire SoC, bao gồm lõi RISC-V và hệ thống con bộ nhớ L2. Hình ảnh từ Microchip

PolarFire SoC sử dụng các bộ thu phát giống như đối tác FPGA của nó và cung cấp tốc độ dữ liệu từ 500Mb / giây đến 12,7Gb / giây và hỗ trợ giao thức rộng.

PolarFire SoC thừa hưởng các tính năng bảo mật từ người tiền nhiệm PolarFire FPGA của nó, chẳng hạn như lập trình dòng bit chống DPA, trình tạo số ngẫu nhiên thực và một chức năng không thể mở khóa vật lý.

Nó cũng bao gồm các tính năng bảo mật bổ sung, chẳng hạn như bảo vệ bộ nhớ vật lý, khởi động an toàn tiêu chuẩn và khởi động an toàn do người dùng xác định, cũng như khả năng miễn nhiễm Spectre và Meltdown. 

"Với dữ liệu lớn đi kèm độ trễ lớn"

Sự ra mắt này đáp ứng xu hướng thị trường hướng đến các cổng và thiết bị biên sử dụng nhiều máy tính. Điện toán biên cho phép dữ liệu được xử lý trên thiết bị chứ không phải trên đám mây, do đó giảm độ trễ và điện năng. Nó thường được sử dụng trong các ứng dụng IoT vì lý do này.

Morin giải thích rằng "Với dữ liệu lớn có độ trễ lớn; khi mọi thứ bắt đầu chuyển sang cạnh tranh, bạn bắt đầu thấy nhu cầu của người tiêu dùng và thậm chí cả nhu cầu kiểu máy móc về độ trễ thấp hơn."

Hệ thống con bộ nhớ L1 được gắn cục bộ với quá trình CPU và hệ thống con bộ nhớ L2 được tích hợp trên chip để cải thiện hiệu suất. Hình ảnh từ Microchip

 

Để đạt được khả năng tính toán mạnh mẽ, Microchip đang cung cấp “thời gian thực cho Linux” bằng cách tạo ra một con chip chạy hệ điều hành Linux chính thống và tất cả các ứng dụng của nó song song với một lõi thời gian thực.

Theo Microchip, việc bao gồm FPGA và CPU trên một chip duy nhất cho phép cải thiện quá trình xử lý các tác vụ cụ thể, tính linh hoạt, tùy chỉnh và khác biệt.

Nó cũng được cho là để giảm số lượng linh kiện, điện năng tiêu thụ và không gian bo mạch. 

Vị trí của PolarFire FPGA trong số các đối thủ

Microchip tuyên bố rằng PolarFire FPGA cạnh tranh thuận lợi với các đối thủ tạo ra FPGA mật độ cao, FPGA tầm trung và FPGA mật độ thấp. Tuy nhiên, vi mạch tạo ra FPGA mật độ thấp và tầm trung.

Cảnh quan FPGA tầm trung. Hình ảnh từ Microchip

 

Morin giải thích: “Họ đến từ trên xuống.

"Chúng tôi đã tối ưu hóa sức mạnh trong công nghệ chúng tôi đã chọn — và các kỹ thuật thiết kế — và chúng tôi cung cấp cho khách hàng của mình công suất thấp hơn tới 50% so với các FPGA tầm trung cạnh tranh."

Giá trị của RISC-V

PolarFire SoC và PolarFire FPGA là một hệ thống con bộ xử lý RISC-V cứng. Morin giải thích tầm quan trọng của RISC-V là nền tảng cho cả hai sản phẩm:

"RISC-V là một thiết kế gọn gàng. Nó đơn giản. Nó ổn định. Nó mang tính mô-đun. Nó có thể mở rộng. Có một hệ sinh thái sôi động. Và vì vậy, tôi tin rằng RISC-V giúp mở rộng định luật Moore."

Hệ sinh thái RISC-V. Hình ảnh từ Microchip

 

Ở đây, ông giải thích rằng khả năng tạo ra các CPU được xây dựng theo mục đích cho các ứng dụng với chi phí thấp, thực tế là mở rộng định luật Moore .

Vì RISC-V cung cấp miễn phí giấy phép kiến ​​trúc, khách hàng sẽ có tiếng nói trong chi tiết cụ thể về cách Microchip thiết kế sản phẩm trong tương lai — điều mà Microchip coi là một lợi thế so với một phần IP "có sẵn". 

Ứng dụng mục tiêu 

Với PolarFire SoC, Microchip dường như cung cấp các giải pháp đáng tin cậy và an toàn cho các lĩnh vực sau:

• Môi trường đầy thách thức về nhiệt, chẳng hạn như công tắc IoT công nghiệp hoặc đầu vô tuyến từ xa
• Môi trường hoạt động bằng pin, chẳng hạn như thiết bị đo và kiểm tra xách tay và thiết bị siêu âm di động
• Học máy tập trung vào suy luận ở rìa
• Root of Trust, chẳng hạn như với UAV 

Microchip tuyên bố rằng FPGA flash không bay hơi của nó ngăn ngừa lỗi. Hình ảnh từ Microchip

 

Microchip cũng thấy sản phẩm này được sử dụng trong bất kỳ hệ thống tiêu thụ điện năng thấp, ứng dụng không gian, hàng không thương mại và thị trường quốc phòng.

Chi tiết Phát triển và Di chuyển

Microchip cung cấp bộ công cụ phát triển PolarFire SoC có PolarFire FPGA và CPU HiFive Unleashed RISC-V của SiFive trên một bo mạch. 

Mọi thiết kế được tạo cho SmartFusion2 đều có thể được chuyển sang PolarFire SoC. PolarFire SoC bao gồm khả năng định cấu hình bộ nhớ L2 2MB của nó làm bộ nhớ cục bộ. Nó cũng có không gian ứng dụng tăng gấp 8 lần và hiệu suất tăng gấp 4 lần so với SmartFusion2.

Với EAP, Microchip cung cấp các công cụ phát triển để khách hàng bắt đầu thiết kế.

Microchip sẽ thảo luận và trình diễn chi tiết hơn về SoC FPGA mới tại Hội nghị thượng đỉnh RISC-V .