Häftig elektronik konstrueras som aldrig förr i detta avlånga land. Ericsson känner vi ju alla till, men här finns så många fler innovativa företag med konstruktioner att ryckas med av.

Elektroniktidningen har letat fram sju svenska företag som valt att basera sin konstruktion på FPGA:er. Gemensamt för dem alla är att de skulle kunna använda alternativa lösningar – som digitala signalprocessorer, andra typer av processorer eller asiclösningar. Men sjunkande priser och ökande prestanda på FPGA-kretsar gör att de numera allt oftare drar det längsta strået. Se här – sju blågula prylar med FPGA-touch:

Företag: Hulu
Ort: Kista
Antal anställda: 10
Produkt: Wimax-produkter

För två år sedan grundades Hulu. I april i år lanserade företaget sin första produkt - världens första och hittills enda miniPCI-kort för Wimax.

–    Vi har redan sålt 20 000 enheter, säger Maurizio Hublitz, teknikchef på Hulu.

Hulus ledord är enkelhet. Det ska vara enkelt att få bandbredd till datorn. Och drömmen är att göra ett Wimax-kort med en formfaktor likt ett 3G-kort. Fast innan det steget kan tas måste Wimax-standarden komma längre i mognadsprocessen.

Kortet som företaget hittills utvecklat kan användas i en egenutvecklad serie av modem eller som ett instickskort i en dator för att få Wimax-uppkoppling. På kortet sitter en kombination av en FPGA – en Spartan 1200E – och en asic från företagets samarbetspartner, kanadensiska Wavesat.

–    Wimax-standarden är inte tillräckligt klar ännu. Därför använder vi även en FPGA för att ha flexibilitet att ändra i algoritmerna, säger Maurizio Hublitz.

FPGA:n innehåller alltså en hel del funktioner som man hittills inte kunnat specificera i asicen, däribland media access control. Även kalibreringsprocessen för radion ligger i FPGA:n, då det visade sig att den inte gick att göra tillräckligt snabb i programvara.

–    Men i nästa generation måste vi ner i strömförbrukning. Då slänger vi ut FPGA:n till förmån för en asic. I början på nästa år räknar vi med att Wimax-standarden är så pass färdig att vi kan gå över till enbart en asiclösning, säger Maurizio Hublitz.

Företag: Emwitech
Ort: Halmstad
Antal anställda: 8
Produkt: Ett trådlöst larm- och övervakningssystem

Emwitech startade för tre år sedan och den första produkten, Emwiro larmsystem, är i stort sett klar för lansering. Under hösten ska underleverantörer börja testa systemet.

Larmsystemet är baserat på företagets 868 MHz-radioteknik och trådlösa rörelsesensor med integrerad kamera. Tanken är att systemet ska anslutas till Internet, men det går även att anslutas till telenätet via GPRS eller PSTN.

Själva kameradelen innehåller en Spartan3-400 från Xilinx och en ProAsic3-250 från Actel. Xilinxkretsen tar bilddata från kamerachipset och skickar sedan data vidare till Actelkretsen som kör bildbehandlingsalgoritmen. Därefter skickas data återigen till Xilinxkretsan som jpeg-komprimerar.

Två FPGA-kretsar kan tyckas onödigt mycket men i dagsläget finns det inget alternativ.

–    Xilinxkretsen behövs för grovgörat, medan vi valt Actelkrets för att få ett gediget kopieringsskydd på den bildbehandlingsalgoritm som vi använder, säger Torbjörn Gildå, hårdvaru- och FPGA-konstruktö på Emwitech.

Algoritmen som används är utvecklad av Lundaföretaget Lyyn.


Företag: A2B
Ort: Motala
Antal anställda: 25
Produkt: Digital multibox

Motalaföretaget A2B har konstruerat och tillverkat produkter för kabeltv i hela tjugo år. Idag ligger fokus på teknisk utrustning till kabelnät för digitaltv.

För exakt ett år sedan introducerade A2B en helt ny produkt, en digital multibox som kan ta hand om alla tv- och videoapparater i ett hus. Boxen kopplas in via antennen och påstås vara helt självinstallerande

–    Multiboxen har fått ett väldigt genomslag. De första 10 000 boxarna såldes slut på ett par dagar. Hittills har vi sålt uppåt 50 000 exemplar, men vi skulle ha kunnat sålt det dubbla om vi bara kunde leverera. Det är svårt att få tag på komponenter idag, säger Bo Lindqvist, vd på A2B.

Hittills har multiboxarna främst sålts i Sverige. Men Danmark börjar expandera ordentligt, medan Finland, Tyskland, Polen och Frankrike har visat stort intresse på senare tid. All tillverkning sker i Sverige, bland annat hos Note.

A2B använder FPGAer i många av sina produkter. Framförallt används FPGA:n flitigt i utvecklingsarbetet. De multiboxar som kom i september i fjol innehåller däremot inga FPGA:er.

–    Men nu slår vi samman funktioner och adderar nya och då kommer vi att lägga in en del i FPGA. Fast dessa produkter är inte ute ännu, avslöjar Bo Lindqvist.

A2B använder Xilinx-kretsar idag, men är inte på något sätt låst till ett visst märke.

–    Vi tittar runt och väljer det som är passar bäst för tillfället, säger Bo Lindqvist.


Företag: Printdreams
Ort: Kista
Antal anställda: 10
Produkt: Handhållna skrivare

Idén till Printdreams mini-skrivare dök upp för sex år sedan, när Alex Breton tillfrågades om att utveckla en digital stämpel. Resultatet blev att han grundade Printdreams vars dröm var att utveckla en handhållen skrivare som laddas trådlöst från en dator och sedan skriver ut text och bilder på vanligt papper genom att man för skrivaren fram och tillbaka med slumpvisa svepande rörelser.

Fast när Skandia Livs drog tillbaka sitt löfte om en långsiktig finansiering gick företaget i konkurs hösten 2003. Två år senare var företaget tillbaka och presenterade produkten Xyron Design Runner.

Xyron Design Runner är en ganska enkel konstruktion. Den skriver enbart på en rad och behöver ingen kraftig hårdvara, utan klarar sig på samma typ av optisk givare som optiska möss.

I företagets pipeline finns däremot flera nya produkter. PrintBrush är en. PrintBrush kommer att lanseras mot slutet av nästa år och blir då ett av företagets första kommersiella produkt som innehåller en FPGA.

En av de mest kritiska funktionerna i skrivaren är navigeringen över underlaget som måste ske extremt noggrant. För själva utskriftsproceduren använder Printdreams en avancerad algoritm – Random Movement Printing Technology (RMPT) – som kräver hög beräkningskapacitet och hård realtidsprestanda.

–    När vi använder avancerade algoritmer är fördelen att vi kan utnyttja parallellism i en FPGA:s arkitektur till max. Vi måste utföra många beräkningar för alla 320 bläckmunstycken samtidigt och eftersom vi har börjat jobba med färg så tredubblas antalet nozzlar och antalet beräkningar växer exponentiellt. Det finns ingen chans att klara uppgiften med en vanlig processor, säger Alex Breton, vd på Printdreams.

En Spartan II från Xilinx sitter i den kommande skrivare. Kretsvalet är gjort för att få en bra balans mellan ekonomi och prestanda. Behövs det mer kapacitet kan det löna sig att gå upp i antal grindar. Blir det riktigt stora volymer kan en asic vara ett alternativ. Men där är Printdreams inte idag.

Just nu pågår istället industrialiseringen av PrintBrush, men också andra FPGA-baserade produkter. Industrialiseringen sker i flera steg. Och om några månader ska de första färdiga exemplaren ta form i Ericssons gamla fabrik i Nynäshamn, dit Printdreams håller på att flytta sin produktion.

Företag: Edgeware
Ort: Stockholm
Antal anställda: 8
Produkt: Server för bredbandstv

För en månad sedan –  på den stora tv-mässan IBC i Amsterdam – lanserade Edgeware sin IPTV-server Orbit-2x med buller och bång.

–    Vi har fått bra respons och stor uppmärksamhet på vår produkt och inga konkurrenter är i närheten av vår prestanda. Det känns bra, rapporterade Kalle Henriksson, teknikchef på Edgeware, till Elektroniktidningen direkt från mässan.

Under hösten räknar Edgeware med att de första operatörerna ska testa servern i fält.

Orbit-2x är gjord för att sitta i utkanten av bredbandsnätet och leverera tv och video på begäran. Servern kan hantera upp till 5 400 vanliga tv-strömmar samtidigt, alternativt 2 500 HDTV-strömmar eller kombinationer däremellan. Tv-sändningar motsvarande 1 Gbit/s kan tas emot till burken, samtidigt som 20 Gbit/s kan skickas.

Inuti servern finns det plats för ett moderkort och 24 minneskort. På moderkortet sitter två FPGA:er, en Stratix2-S90 och Stratix2-S60. På vart och ett av minneskorten sitter 16 flashminnen och en Cyclone-krets som samlar in data och serialiserar den över LVDS. Upp till 3 Terabyte flashminne för att lagra tv och film ryms i servern. Fullt bestyckad innehåller servern alltså 26 FPGA:er.

För Edgewares del har det inte funnits något alternativ till att utveckla en skräddarsydd hårdvara då systemet hanterar extremt höga bandbredder - 20 Gbit mot de externa fibrerna och 40 Gbit på interna minnesbussar - allt med en egenutvecklad minneshierarki.

Rent tekniskt skulle det gå att ta fram en egenutvecklad asic istället för en FPGA-baserad konstruktion, men Edgeware har inte sett någon fördel med ett sådant val.

–    Med en asic kan man inte uppgradera produkten i fält och tiden till marknaden hade skjutit iväg rejält. Våra volymer kommer heller aldrig att kunna försvara kostnaden i att utveckla en egen asic för uppgiften, säger Kalle Henriksson.

Kalle Henriksson vet eftersom han varit ansvarig för FPGA-utvecklingen och även valet av kretsar på företaget. Att valet rakt igenom fallit på FPGA:er från Altera förklarar han med:

–    Vi hade tidigare problem med att uppnå utlovad prestanda med nya kretsfamiljer från Xilinx, samtidigt kändes Alteras utvecklingsmiljö modernare. Ett gratis moget IP för DDR2-DRAM var också ett stort plus för Altera.

–    Vi är väldigt nöjda med vårt val. Vi har spenderat minimalt med tid på strul och helt kunnat ägna oss åt att implementera våra funktioner, säger han.

Företag: Micronic
Ort: Täby
Antal anställda: ca 450
Produkt: Laserritare för att gör fotomasker

Micronic Laser Systems utvecklar och tillverkar laserritare för halvledar- och bildskärmsindustrin. Efter år av både mot- och medvind blev det rekordomsättning i fjol, närmare 1,3 miljarder kronor.

Sigma och Omega heter Micronics ritare som vänder sig till halvledarindustrin. I Omega, som är en äldre modell, görs rastreringen i fem datorkort med vardera sexton PowerPC-processorer sammankopplade med en switchstruktur.

–    Men när vi startade utvecklingen av vårt Sigma-system insåg vi att det var omöjligt att använda konventionella sekventiella processorer, säger Leif Odselius som startade projektet som ledde till den FPGA-baserade datakanalen.

Sigma är Micronics maskritare för mikrolitografi till halvledare där bilden alstras med den egna MEMS-kretsen som har en miljon styrbara mikrospeglar.

–    Kraven på Sigma var mer än tio gånger högre än i Omega redan i första generationen och vi planerade för en maskin med lång livslängd. Vi var tvingade att välja ett nytt koncept.

Valet föll på en FPGA-konstruktion då den blev mest kostnadseffektiv.

–    Utvecklingen av de tunga FPGA-kretsarna går tydligt i vår riktning. Minne är viktigt eftersom vi hanterar stora datamängder. Snabb kommunikation mellan kretsar är viktig och snabba multiplikatorer är också värdefulla, säger Leif Odselius.

I sanningens namn ska man säga att allt i ritaren inte sköts av FPGA:er. Datakanalen har flera steg: formatanpassning, uppdelning och sortering av grafiska element, rastrering och till sist kalibrering och optimering av exponeringssystemet.

Det är rastreringen och optimeringen som är mest beräkningsintensiva och det är där FPGA:erna kommer in. Front-end-processningen sköts däremot av Sun-datorer, medan ett cluster av PowerPC-processorer hanterar uppdelning och sortering i realtid. I de system som Micronic tillverkar idag sitter det runt ett hundra FPGAer som sköter beräkningsarbetet.


Företag: Pendulum Instruments
Ort: Bromma
Antal anställda: 22
Produkt: Tid- och frekvensräknare

Pendulum är ett svenskt företag med rötter i Philipskoncernen. Så trots att företaget blev till 1998 kan det skryta med över 40 års erfarenhet i test- och mätbranschen.

Tid- och frekvensräknare är Pendulums största produktgrupp. Flaggskeppet heter CNT-90. Instrumentet lanserades för två år sedan och är företagets första räknare med en FPGA som mätkärna.

–    Efter fyra räknargenerationer baserade på en asic har vi övergivit asictraditionen till förmån för FPGA, säger Staffan Johansson marknadschef på Pendulum.

Kortare utvecklingstid och tillräcklig prestanda avgjorde valet.

–    Vi tittade redan 1995 på att använda FPGA:er, men då dög inte en sådan lösning. FPGA:n hade inte tillräcklig prestanda.

Annat var det år 2002 då Pendulum valde innehållet i CNT-90. Asicen slängdes ut och utvecklingstiden halverades i ett slag, från 3 till 1,5 år.

Valet föll på en Spartan IIE, en tämligen ordinär Xilinxkrets. Den goda tillgängligheten till supportverktyg och priset avgjorde.

–    Vi har frekvenser upp till cirka 300 MHz som vi kan räkna på och till det behöver vi inte den mest avancerade FPGA:n. Vi tittade även på Virtexfamiljem med inbyggd Power Pc men vi såg ingen ekonomi i ett sådant val.

Beräkningsplattformen som CNT-90 är uppbyggd kring består i stort av en FPGA, en Arm7-processor, minne samt mjukvara. Plattformen är konstruerad för CNT-90, men nu jobbar företaget med att utveckla andra produkter kring den.

–    Vår räknare mäter tid och frekvens, men vi skulle kunna mäta annat, exempelvis jitter eller wander, som är en långsam form av jitter. Man kan också tänka sig instrument med andra in- och utgångar eller annan front-end, säger Staffan Johansson.

Pendulum är nöjt med sitt teknikval. Resultatet blev bra och arbetet gick hyfsat snabbt med tanke på att företaget inte hade någon som helst erfarenhet av FPGA-konstruktion när projektet drog igång.

–    Jag tror att vi aldrig mer kommer att göra en asic igen om det inte händer något speciellt som jag inte kan förutsätta nu. En full-custom gör vi i varje fall inte, säger Staffan Johansson.