從5個(gè)方面 了解FPGA SoM 為啥這么受寵!
隨著數(shù)據(jù)中心、高性能計(jì)算機(jī)、醫(yī)學(xué)成像、精確布局線跡、專用 PCB 材料、外形限制以及熱管理等應(yīng)用的擴(kuò)展,對(duì) FPGA 的需求也在不斷上升。以前,硬件設(shè)計(jì)人員會(huì)選擇“芯片向下”架構(gòu),為應(yīng)用選擇特定硅器件并開發(fā)完全定制的電路板。雖然這種方法可實(shí)現(xiàn)高度優(yōu)化的實(shí)施,但需要大量的開發(fā)時(shí)間和成本才能達(dá)到生產(chǎn)就緒狀態(tài)。為了節(jié)約時(shí)間和費(fèi)用,設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在考慮更加集成的解決方案,例如多芯片模塊 (MCM)、系統(tǒng)級(jí)封裝 (SiP)、單板機(jī) (SBC) 或 系統(tǒng)級(jí)模塊 (SoM) 。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202411/464796.htmFPGA SoM 市場(chǎng)正在迅速擴(kuò)大,使得更多用戶能夠采用基于FPGA 的平臺(tái)。這些 SoM 因其 適應(yīng)性強(qiáng)的架構(gòu)和用戶友好的設(shè)計(jì) 而在各種應(yīng)用中被廣泛采用。
FPGA系統(tǒng)級(jí)模塊概述
與獨(dú)立的單板機(jī)不同, FPGA SoM 是一種緊湊型計(jì)算模塊 ,設(shè)計(jì)用于集成到更大的系統(tǒng)中。該模塊包括高速 DDR 內(nèi)存、閃存、電源管理、通用接口控制器和板級(jí)支持包 (BSP) 軟件等基本組件,以及對(duì)高速收發(fā)器模塊和以太網(wǎng)、USB 和 PCIe 等多種通信協(xié)議的支持。
SoM 方法具有顯著優(yōu)勢(shì),可提供一個(gè) 包含核心計(jì)算部件和軟件的預(yù)構(gòu)建、預(yù)測(cè)試模塊 ,從而縮短開發(fā)時(shí)間、降低成本并簡化組件采購流程。這使得研發(fā)團(tuán)隊(duì)能夠?qū)W⒂诠镜奶囟ㄐ枨?,從而帶來更可預(yù)測(cè)的設(shè)計(jì)周期和更好的業(yè)務(wù)成果。此外,SoM 還具有 可擴(kuò)展性和靈活性 ,可輕松升級(jí)或修改組件,而無需對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行全面改造。通過利用 SoM,公司可以更快地將產(chǎn)品推向市場(chǎng),降低設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn),并提高整體效率,這使得SoM 成為對(duì)各種先進(jìn)應(yīng)用都極具吸引力的解決方案。
上市時(shí)間
基于 SoM 的方法可大幅縮短開發(fā)時(shí)間,因而上市速度更快。由于 SoM 經(jīng)過 iWave 等制造商的預(yù)先測(cè)試和認(rèn)證,因此設(shè)計(jì)人員能夠更快地將這些模塊集成到產(chǎn)品中,并且錯(cuò)誤也更少。這樣的 預(yù)先驗(yàn)證可確保模塊符合高可靠性和性能標(biāo)準(zhǔn) ,因而無需再進(jìn)行大量的內(nèi)部測(cè)試和故障排除工作。通過利用 SoM,公司可簡化開發(fā)周期,減少設(shè)計(jì)和驗(yàn)證過程所花費(fèi)的時(shí)間和資源(圖 1)。這使得公司能夠?qū)W⒂谧约邯?dú)特的價(jià)值主張和核心競爭力,而無需糾纏于復(fù)雜的系統(tǒng)集成。SoM 的模塊化特性還可為設(shè)計(jì)過程提供靈活性,即使在開發(fā)的后期階段,也可進(jìn)行更改和調(diào)整,無需進(jìn)行大規(guī)模的返工。
圖 1:使用 SoM可大幅縮短設(shè)計(jì)時(shí)間,因而上市速度更快。(圖片來源:iWave)
開發(fā)成本和復(fù)雜性
利用生產(chǎn)就緒且合格的 SoM 可大幅降低 FPGA 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性 。 通過將預(yù)測(cè)試 SoM 集成到產(chǎn)品開發(fā)中,公司可降低與硬件設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和兼容性問題相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)。這種方法不僅能加快產(chǎn)品上市,而且還能降低整體開發(fā)和認(rèn)證成本。SoM 的測(cè)試體系非常嚴(yán)格,其中包括嚴(yán)格的電磁兼容性 (EMC) 測(cè)試,以及熱循環(huán)和老化測(cè)試等各種環(huán)境應(yīng)力測(cè)試。這些測(cè)試可確保模塊能夠承受惡劣的工作條件,同時(shí)保持可靠性能,從而最大限度減少對(duì)大量內(nèi)部測(cè)試和驗(yàn)證工作的需求。
產(chǎn)品模塊性和可擴(kuò)展性
對(duì)于 FPGA 片上系統(tǒng) (SoC) 解決方案,采用基于 SoM 的方法的主要優(yōu)勢(shì)之一是 增強(qiáng)的模塊性和可擴(kuò)展性 。 SoM 設(shè)計(jì)支持各種 FPGA 邏輯密度、I/O 配置和收發(fā)器功能。這種靈活性使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員能夠選擇符合其特定應(yīng)用要求的合適SoM,而無需重新設(shè)計(jì)整個(gè)硬件架構(gòu)。例如,單載板架構(gòu)可容納不同的 SoM 配置,從具有基本功能的小型 FPGA 到具有先進(jìn)處理能力、更復(fù)雜的大型 FPGA。 這種模塊性對(duì)設(shè)計(jì)的無縫可擴(kuò)展性和面向未來的能力有利 ,可根據(jù)市場(chǎng)需求變化輕松升級(jí)到更新一代的 FPGA 或增加其他功能。
圖 2:FPGA SoC 提供增強(qiáng)的模塊性和可擴(kuò)展性。(圖片來源:iWave)
供應(yīng)鏈和產(chǎn)品生命周期管理
基于 FPGA 的系統(tǒng)的供應(yīng)鏈管理涉及協(xié)調(diào)從不同供應(yīng)商采購的眾多組件。 以 SoM 為中心的方法通過將采購和供應(yīng)鏈管理職責(zé)與 SoM 供應(yīng)商(如 iWave)整合,簡化了這種復(fù)雜性。 這些供應(yīng)商可與關(guān)鍵組件供應(yīng)商保持戰(zhàn)略合作關(guān)系,并采用前瞻性的預(yù)測(cè)技術(shù),以確保穩(wěn)定的供應(yīng)能力和有競爭力的定價(jià)。這種前瞻性管理方式可縮短交貨期,最大限度降低采購風(fēng)險(xiǎn),并優(yōu)化庫存管理,最終有助于公司節(jié)約成本,提高運(yùn)營效率。
圖 3:以 SoM 為中心的方法可通過整合采購和供應(yīng)鏈管理職責(zé)簡化復(fù)雜性。(圖片來源:iWave)
高效的產(chǎn)品生命周期管理 (PLM) 對(duì)于保持基于 FPGA 的產(chǎn)品的壽命和競爭力至關(guān)重要。SoM 供應(yīng)商通過持續(xù)監(jiān)控組件的淘汰情況和市場(chǎng)趨勢(shì),在這方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。他們會(huì)主動(dòng)更新 SoM 設(shè)計(jì)和軟件包,以加入新功能、增強(qiáng)功能和安全補(bǔ)丁。這種前瞻性方法可降低與組件EOL(壽命終止)公告相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn),從而確保無縫的產(chǎn)品連續(xù)性,并最大限度減少對(duì)客戶運(yùn)營的干擾。通過將 PLM 職責(zé)委托給 SoM 供應(yīng)商,公司可將內(nèi)部資源集中用于創(chuàng)新和核心競爭力,而不是用于管理供應(yīng)鏈動(dòng)態(tài)和降低產(chǎn)品生命周期風(fēng)險(xiǎn)。
對(duì)軟件開發(fā)人員的益處
使用 SoM 可簡化和加速基于 FPGA 的系統(tǒng)的軟件開發(fā)過程。 這些模塊配備預(yù)驗(yàn)證的板級(jí)支持包 (BSP) 和參考設(shè)計(jì),提供了穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)化軟件開發(fā)環(huán)境。開發(fā)人員可利用這些資源加快應(yīng)用軟件的開發(fā),而無需根據(jù)不同硬件配置調(diào)整軟件,從而減少復(fù)雜性。這種方法不僅可縮短開發(fā)周期,而且還可增強(qiáng)軟件的可靠性和兼容性,從而使開發(fā)人員能夠?qū)W⒂趦?yōu)化應(yīng)用的性能和功能。
iWave 與 AMD、Altera 和 Achronix 等領(lǐng)先 FPGA 供應(yīng)商合作,提供多樣化、全面的 SoM 產(chǎn)品組合 。這種合作關(guān)系使得 iWave 能夠提前獲得尖端 FPGA 技術(shù),從而開發(fā)出適合不同應(yīng)用需求的各種 SoM 和商用現(xiàn)成 (COTS) 模塊。例如,在 AMD 的 Zynq UltraScale+ 系列下,iWave 提供多種選擇,例如 iW-RainboW-G35M、iW-RainboW-G30M 和 iW-RainboW-G47M,每種選擇都提供適合不同性能要求的不同配置。類似地,iWave 與 Altera 和Achronix 合作推出了 iW-RainboW-G58M Agilex 5 SoC FPGA 和 iW-RainboW-G64M Speedster7T SoM 等 SoM,展示了其滿足各種 FPGA 平臺(tái)要求的能力。
結(jié)語
除 SoM 產(chǎn)品組合外,iWave 還通過一系列 FPGA 設(shè)計(jì)服務(wù)為客戶提供支持,其中包括載板設(shè)計(jì)、FPGA IP 開發(fā)、移植、定制、Linux 和板級(jí)支持包 (BSP) 移植、認(rèn)證以及機(jī)械設(shè)計(jì)。自 1999 年成立以來,iWave 一直專注于嵌入式系統(tǒng)工程設(shè)計(jì),服務(wù)于工業(yè)、醫(yī)療、汽車和航空電子等行業(yè)。iWave 在 FPGA 和 SoC FPGA 技術(shù)方面擁有豐富的專業(yè)知識(shí),因而能夠提供符合嚴(yán)格行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)大解決方案,支持全球客戶實(shí)現(xiàn)無縫產(chǎn)品開發(fā)。
評(píng)論