FD-SOI製程新型FPGA訴求低功耗、高性能

作者 : Judith Cheng,EE Times Taiwan

Nexus平台是採用三星的FD-SOI製程,Lattice期望利用此平台帶來的設計重複使用以及降低開發成本的優勢,在未來以更快的速度開發新產品...

看好物聯網(IoT)與邊緣AI裝置相關應用所需的低功耗、小尺寸特性,萊迪思半導體(Lattice Semiconductor)宣佈推出採用三星(Samsung) 28奈米FD-SOI製程技術的低功耗FPGA平台Nexus,與首款基於該平台的CrossLink-NX產品,可為通訊、運算、工業、車用和消費性電子等不同應用領域帶來高效能的嵌入式視覺和AI解決方案。

FD-SOI能降低元件功耗,是因為其埋入氧化層(buried oxide layer)能減少寄生電容與洩漏,此外該製程技術的基板(substrate)能以反向偏壓(back bias)提升元件閾值電壓。反向偏壓會降低開關速度,但能大幅減少洩漏電流,因此能透過可程式化反向偏壓權衡速度與功耗;Lattice亞太區資深事業發展經理陳英仁表示,這種方法能針對每一款元件鎖定的不同應用需求特性,進行效能與功耗的最佳化。

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此外,因為埋入氧化層會把與電晶體相關聯的主動電路與基板分隔,也會因此降低在塊狀矽(bulk silicon)製程SRAM FPGA會產生的軟錯誤率(soft error rate,SER)問題。如上圖中標是為橙色的部分是容易被粒子撞擊的區域,FD-SOI製程能讓該區域範圍大幅減少;陳英仁指出,這能使得元件可靠性提升達100%,對於汽車、工業、通訊與資料中心等應用來說非常關鍵。

Nexus平台是採用三星的FD-SOI製程,Lattice期望利用此平台帶來的設計重複使用以及降低開發成本的優勢,在未來以更快的速度開發新產品;Nexus包括結合設計軟體工具、預先設計的軟體IP功能區塊,以及開發套件與參考設計。該平台的功能包括經最佳化的DSP功能區塊,以及邊緣AI應用所需的較高嵌入式記憶體/邏輯比,還有快速的I/O啟動與傳輸,運算速度號稱與Lattice先前的FPGA相較提高兩倍、功耗則減少一半

而Lattice第一款採用Nexus平台的產品CrossLink-NX則有包括分別為17k與40k邏輯單元的兩個版本,晶片尺寸為6mm見方;這系列元件聚焦嵌入式視覺應用,配備2.5Gbps的8個D-PHY通道與1Gbps的PCIe通道,以及DDR3記憶體,並支援瞬間啟動──號稱可在3毫秒(ms)內實現快速I/O配置、以不到15毫秒時間完成全部元件配置──以滿足工業馬達控制等不允許系統啟動時間過長的應用需求。

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陳英仁表示,原先Lattice預計於2020年推出CrossLink-NX元件,現在上市時程提早,目前市場上已經有超過30家客戶正在試用該款產品;潛力應用包括車用環景、膠囊內視鏡等等。同時間Lattice也推出最新版本FPGA軟體設計工具Lattice Radiant 2.0,除了增加對CrossLink-NX 元件的支援,新工具還提供晶片上除錯、改進的時序分析、工程變更命令(ECO)編輯器、同時性邏輯轉換(SSO)計算機等新功能,能加速和簡化Lattice FPGA的設計開發。

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