我們最熟悉的FPGA廠商是賽靈思(Xilinx)和FPGA。美高森美(Microsemi)是一家生產(chǎn)不一樣FPGA的公司。2010年Microsemi收購Actel被認(rèn)為是當(dāng)年最明智的收購案,從此Microsemi擁有了SmartFusion系列產(chǎn)品(FPGA+MCU+模擬功能)。 近日,Microsemi推出了下一代SmartFusion2 SoC FPGA。該公司SoC產(chǎn)品部門副總裁兼總經(jīng)理Esam Elashmawi、中國區(qū)銷售經(jīng)理夏明威和地區(qū)技術(shù)經(jīng)理兼SoC專家戴夢麟專程來到北京向媒體介紹了新產(chǎn)品的情況。 SmartFusion2的特性 首先,與其他廠商的FPGA不同,Microsemi采用Flash技術(shù)而不是SRAM,這是Microsemi產(chǎn)品的根本特性。SmartFusion2在單一芯片上集成了固有可靠性的快閃FPGA架構(gòu)、一個(gè)166(MHz)ARM Cortex-M3處理器、先進(jìn)的安全處理加速器、DSP模塊、SRAM、eNVM和業(yè)界所需的高性能通訊接口。SmartFusion2的主要特點(diǎn)、較上一代SmartFusion的改進(jìn)如下圖所示。 圖1:SmartFusion2的主要特性 與業(yè)內(nèi)其他產(chǎn)品相比,SmartFusion2有三個(gè)突出優(yōu)點(diǎn):安全性、可靠性和低功耗。 設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)安全性 近期針對工業(yè)、國防、航空、通訊和醫(yī)療系統(tǒng)的攻擊事件,突顯了對電子系統(tǒng)內(nèi)的安全性和防篡改防護(hù)措施的需求。SmartFusion2包含突破性的安全能力,采用了基于非易失性快閃技術(shù)的最先進(jìn)設(shè)計(jì)保護(hù)功能,易于保護(hù)機(jī)密和高價(jià)值的設(shè)計(jì),防止篡改、克隆、過度建造、反向工程和偽造。 SmartFusion2提供了最先進(jìn)的設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)安全能力,它使用SoC FPGA業(yè)界唯一具備物理上不可克隆功能(physically unclonable function,PUF)的密匙登記和重建能力,打造具有安全密匙存儲(chǔ)能力的根源可靠性(root-of-trust)設(shè)備。SmartFusion2也是唯一使用Cryptographic Research Incorporated (CRI)產(chǎn)品組合技術(shù)來防御差分功率分析(differential power analysis,DPA)攻擊的SoC FPGA器件。用戶還可以利用多個(gè)內(nèi)置的加密處理加速器,包括:先進(jìn)加密標(biāo)準(zhǔn)(advanced encryption standard,AES) AES-256、安全散列算法(secure hash algorithm,SHA) SHA-256、384位橢圓曲線密碼(elliptical curve cryptographic,ECC)引擎,以及不確定性隨機(jī)位發(fā)生器(non-deterministic random bit generator,NRBG)。 借助這些特性組合,以及基于快閃的架構(gòu),SmartFusion2成為市場上最安全的FPGA器件。 高可靠性 美高森美的可編程邏輯解決方案廣泛用于國防和航空應(yīng)用,因?yàn)樗鼈兙邆涓呖煽啃院蛦问录D(zhuǎn)(single event upset,SEU)免疫能力。SEU可以引起二進(jìn)位代碼狀態(tài)改變并損壞數(shù)據(jù),導(dǎo)致硬件故障。SEU防御需求也開始擴(kuò)展到工業(yè)和醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域。 SmartFusion2器件設(shè)計(jì)用于滿足眾多行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求,包括IEC 61508、DO254和DO178B,并且具有達(dá)到零故障率(failures in time, FIT)的SEU免疫能力。作為一項(xiàng)附加優(yōu)勢,SmartFusion2快閃FPGA架構(gòu)無需外部配置來提供額外的安全防護(hù)水平,因?yàn)樵陔娫搓P(guān)閉時(shí),這款SoC FPGA能夠保留其配置,并實(shí)現(xiàn)“瞬間啟動(dòng)”(instant-on)性能。 SmartFusion2是唯一能夠保護(hù)其所有的SoC嵌入式SRAM存儲(chǔ)器避免SEU錯(cuò)誤的SoC FPGA器件。這是通過在Cortex-M3嵌入式暫時(shí)存儲(chǔ)器(scratch pad memory) 等嵌入式存儲(chǔ)器、以太網(wǎng)、控制器局域網(wǎng)(CAN)和USB緩沖器上,使用單錯(cuò)校正、雙錯(cuò)檢測(single error correction, double error detection,SECDED)保護(hù)功能來完成的,并且提供用于DDR內(nèi)存控制器的選項(xiàng)。 這些產(chǎn)品特性,以及基于快閃的器件架構(gòu),使得SmartFusion2成為用于需要防止破壞性SEU事件發(fā)生的航空環(huán)境等嚴(yán)苛應(yīng)用的理想解決方案。 據(jù)Elashmawi先生介紹,歐洲空中客車公司采用了大量的Microsemi器件,每架A380大型客機(jī)上就有超過1000個(gè)Microsemi的FPGA。SmartFusion2雖廣泛用于軍工,但該器件本身并不在美國政府禁止出口之列,中國的民用飛機(jī)制造商也可以購買。 圖2:每架空客A380上有一千多個(gè)Microsemi的FPGA 低功耗 SmartFusion2 SoC FPGA為設(shè)計(jì)人員提供了比同等的SRAM FPGA器件低100倍的待機(jī)功耗,且不影響性能。設(shè)計(jì)人員可以通過簡單的命令來啟用Flash*Freeze待機(jī)功耗模式。在此模式中,可以保持所有寄存器和SRAM的狀態(tài)、設(shè)置I/O狀態(tài)、以低頻率時(shí)鐘運(yùn)行微處理器子系統(tǒng)(microprocessor sub-system,MSS) 與MSS外設(shè)相關(guān)的I/O。SmartFusion2 SoC FPGA器件能夠在大約100μs內(nèi)進(jìn)入和退出Flash*Freeze模式,適用于需要短暫間歇活動(dòng)的低占空比應(yīng)用,比如尺寸、重量和功率都至關(guān)重要的防御無線電應(yīng)用。 在Flash*Freeze超低功耗模式下,SmartFusion2的功率可低至1mW。 下圖顯示了SmartFusion2與其他廠商FPGA產(chǎn)品的功耗對比。 圖3:SmartFusion2與競爭產(chǎn)品的功耗對比 客戶現(xiàn)在可以開始使用SmartFusion2 M2S050T工程樣品進(jìn)行設(shè)計(jì),美高森美將于2013年初推出首批生產(chǎn)硅器件。SmartFusion2系列的型號和參數(shù)特性如下圖所示。 圖4:SmartFusion2系列的型號和參數(shù)特性 |