About / Advertise
När en FPGA-konstruktion går upp i volym finns flera alternativ för att spara kostnader. Ett sådant kommer från Lightspeed Semiconductor, vars kretsar tekniskt sett är asicar med ett konfigurerbart metalllager. Kretsarna är dock kompatibla med FPGA-er.
FPGA-kretsar är fantastiskt flexibla och på många sätt enkla att konstruera med. Men de har några nackdelar, exempelvis styckepris, hastighet och effektförbrukning.
Asicar är billigare per styck, snabbare och effektsnålare. Men de kräver stora volymer och är förknippade med höga engångskostnader.
Dessutom är det ofta ganska långa leveranstider. Den som vill gå från FPGA till asic måste också för det mesta göra om sin konstruktion i grunden.
I detta gränsland kan kretsarna från Lightspeed Semiconductor vara ett alternativ. Styckepriset ligger kring en fjärdedel av FPGA-kretsarna, men de är alltjämt tio gånger dyrare per styck än cellbaserade asicar.
De är upp till fyra gånger snabbare än FPGA-er, men ungefär hälften så snabba som cellbaserade asicar. Och de lämpar sig för volymer mellan 5 000 och 50 000 exemplar per år, medan asicar inte blir lönsamma förrän vid 100 000 exemplar per år.
Istället för Xilinx
De senaste kretsarna från Lightspeed är en familj kallad 4em, som direkt riktar sig till konstruktörer som idag använder Xilinxkretsar av typen Virtex 1000E och större. Lightspeeds kretsar har samma kapsel, benkonfiguration och minneskonfiguration som Xilinxkretsarna, fast de rymmer mellan 20 och 90 procent mer logik. ändå är de tillverkade i en något äldre processgeneration, 0,25 µm jämfört med 0,18 µm.
Konstruktionsflödet påminner mer om asic än om FPGA. Man utgår från en VHDL- eller Verilogbeskrivning på registernivå, som syntetiseras med verktyg från exempelvis Synopsys.
Under resans gång används Lightspeeds kretsbibliotek. Lightspeed bidrar också med en del egna verktyg för klockträdssyntes och ledningsdragning.
Företaget hävdar också att dessa kretsar kan konstrueras på kortare tid än såväl FPGA-er som asicar. Från färdig nätlista lovar man att det inte ska ta mer än tre veckor till så kallad timing closure, alltså den punkt då alla timingkrav är uppnådda.
Enligt företaget tar detta uppåt fyra månader för motsvarande FPGA-er, och uppåt ett halvår för asicar.
I kretsarna finns dessutom två former av testbarhet inbyggda från början. Dels vanlig boundary scan, och dels företagets egenutvecklade lösning, kallad Autotest. Med denna kan man automatiskt generera testvektorer som garanterat hittar samtliga fel av typen "fast vid" (stuck at).
Kundkrav i ett lager
Lightspeeds kretsar är uppbyggda av fem metallager, där de fyra understa är gemensamma för alla konstruktioner och det femte, översta, innehåller kundanpassningen. Eftersom all ledningsdragning görs direkt i metallen - signalerna behöver inte gå genom några transistorer mellan logikblocken - så kan hastigheten hållas hög och dessutom blir alla fördröjningstider förutsägbara.
Arkitekturen innehåller en del fasta element, bland dem fyra faslåsta slingor (PLL), in- och utgångar som följer en rad standarder (LVTTL, LVCMOS, LVDS, PCI med flera), samt dubbelportsminne med 3,2 ns åtkomsttid.
Svensk återförsäljare är Aquarius Technologies i Stockholm.
Asicar är billigare per styck, snabbare och effektsnålare. Men de kräver stora volymer och är förknippade med höga engångskostnader.
Dessutom är det ofta ganska långa leveranstider. Den som vill gå från FPGA till asic måste också för det mesta göra om sin konstruktion i grunden.
I detta gränsland kan kretsarna från Lightspeed Semiconductor vara ett alternativ. Styckepriset ligger kring en fjärdedel av FPGA-kretsarna, men de är alltjämt tio gånger dyrare per styck än cellbaserade asicar.
De är upp till fyra gånger snabbare än FPGA-er, men ungefär hälften så snabba som cellbaserade asicar. Och de lämpar sig för volymer mellan 5 000 och 50 000 exemplar per år, medan asicar inte blir lönsamma förrän vid 100 000 exemplar per år.
Istället för Xilinx
De senaste kretsarna från Lightspeed är en familj kallad 4em, som direkt riktar sig till konstruktörer som idag använder Xilinxkretsar av typen Virtex 1000E och större. Lightspeeds kretsar har samma kapsel, benkonfiguration och minneskonfiguration som Xilinxkretsarna, fast de rymmer mellan 20 och 90 procent mer logik. ändå är de tillverkade i en något äldre processgeneration, 0,25 µm jämfört med 0,18 µm.
Konstruktionsflödet påminner mer om asic än om FPGA. Man utgår från en VHDL- eller Verilogbeskrivning på registernivå, som syntetiseras med verktyg från exempelvis Synopsys.
Under resans gång används Lightspeeds kretsbibliotek. Lightspeed bidrar också med en del egna verktyg för klockträdssyntes och ledningsdragning.
Företaget hävdar också att dessa kretsar kan konstrueras på kortare tid än såväl FPGA-er som asicar. Från färdig nätlista lovar man att det inte ska ta mer än tre veckor till så kallad timing closure, alltså den punkt då alla timingkrav är uppnådda.
Enligt företaget tar detta uppåt fyra månader för motsvarande FPGA-er, och uppåt ett halvår för asicar.
I kretsarna finns dessutom två former av testbarhet inbyggda från början. Dels vanlig boundary scan, och dels företagets egenutvecklade lösning, kallad Autotest. Med denna kan man automatiskt generera testvektorer som garanterat hittar samtliga fel av typen "fast vid" (stuck at).
Kundkrav i ett lager
Lightspeeds kretsar är uppbyggda av fem metallager, där de fyra understa är gemensamma för alla konstruktioner och det femte, översta, innehåller kundanpassningen. Eftersom all ledningsdragning görs direkt i metallen - signalerna behöver inte gå genom några transistorer mellan logikblocken - så kan hastigheten hållas hög och dessutom blir alla fördröjningstider förutsägbara.
Arkitekturen innehåller en del fasta element, bland dem fyra faslåsta slingor (PLL), in- och utgångar som följer en rad standarder (LVTTL, LVCMOS, LVDS, PCI med flera), samt dubbelportsminne med 3,2 ns åtkomsttid.
Svensk återförsäljare är Aquarius Technologies i Stockholm.
Adam Edström
