Custom vs. Off the Shelf – Auswahlkriterien bei der Wahl des FPGA-Systems

| Autor / Redakteur: Philipp Ampletzer * / Sebastian Gerstl

FPGA-basiertes ASIC-Prototypingsystem:
FPGA-basiertes ASIC-Prototypingsystem: (Bild: Pro Design)

Speziell im Bereich FPGA-basiertes ASIC-Prototyping sind OTS-Lösungen (Of-The-Shelf-Lösungen) sehr verbreitet. Dennoch wird selbst in diesem Markt mehr als die Hälfte des Marktvolumens durch eigene, z.T. selbst entwickelte, FPGA-Systeme/-Boards abgedeckt. Ob nun in diesem Sektor, oder in der Forschung oder in der Medizintechnik: Wann rechnet es sich, zu einer eigens angepassten Lösung zu greifen?

Bild 1: Der Auswahl-/Entscheidungsprozess zeigt die wesentlichen Schritte auf dem Weg zum besten geeigneten FPGA-System.
Bild 1: Der Auswahl-/Entscheidungsprozess zeigt die wesentlichen Schritte auf dem Weg zum besten geeigneten FPGA-System. (Bild: Pro Design)

Im folgenden Artikel werden die wichtigsten Schritte entlang des Auswahl-/Entscheidungsprozesses für das am besten geeignete FPGA-System erklärt und mit realen Beispielen verdeutlicht. Neben der klassischen Make-or-Buy-Entscheidung geht es hierbei vor allem um die Fragen, was es bei der Auswahl eines bereits am Markt erhältlichen FPGA-Systems zu berücksichtigen gibt und welche Entscheidungskriterien bei der Entscheidung zwischen Custom-Board und Of-The-Shelf-Lösung zu beachten sind.

Zunächst ist es wichtig eine Spezifikation bzw. Anforderungsliste (Lastenheft) für das gewünschte FPGA-System zu erstellen. Basierend auf diesem Lastenheft stellt sich dann die Frage, ob es die gewünschte Lösung bereits gibt oder ob diese erst entwickelt werden muss. Ein schneller Blick auf die gängigen Boards und Kits der Hardwareanbieter (wie Xilinx oder Intel PSG) kann hier bereits einen ordentlichen Überblick verschaffen.

Bild 2: PRO DESIGN’s proFPGA-System basiert auf einem modularen Baukastenprinzip bei dem sich der Kunde sein FPGA-System so zusammenstellen kann, wie es sein Projekt erfordert.
Bild 2: PRO DESIGN’s proFPGA-System basiert auf einem modularen Baukastenprinzip bei dem sich der Kunde sein FPGA-System so zusammenstellen kann, wie es sein Projekt erfordert. (Bild: Pro Design)

Auch Lösungsanbieter halten bereits eine große Palette vorgefertigter Lösungen parat. Es gibt dabei nicht nur fest definierte Boards mit bestimmten FPGAs, festen Schnittstellen und fixen Verbindungsarchitekturen, sondern auch modulare Baukastensysteme, bei denen sich der Kunde sein FPGA-System so zusammenstellen kann, wie er es braucht und sein Projekt nicht in eine bestimmte Plattform zwängen muss. Bei proFPGA ist es beispielsweise so, dass der Kunde zwischen verschiedenen Motherboards mit Steckplätzen für 1, bis zu 2 oder bis zu 4 FPGAs wählen kann. Um noch größere Systeme zu realisieren können zudem mehrere solcher Motherboards miteinander verbunden werden. Auf diese Motherboards werden dann die benötigten FPGAs in Form von Single-Chip-Modulen gesteckt. Der Vorteil besteht darin, dass – je nach Anforderungen – verschiedene FPGAs miteinander kombiniert werden können, so z.B. FPGAs mit großer Logikkapazität und FPGAs mit integrierten ARM-Prozessoren. Schnittstellen werden anschließend über Extension-Boards realisiert.

Angenommen es gibt also fertige FPGA-Systeme, welche Ihre Anforderungen (weitgehend) erfüllen, so gilt es zunächst eine sinnvolle Vorauswahl zu treffen. Erfahrungsgemäß ermöglichen ca. 3 Anbieter einen aussagekräftigen Vergleich bei vertretbarem Aufwand. Mit diesen vorausgewählten Anbietern sollten technische Diskussionen geführt werden (sofern möglich), um die technische Leistungsfähigkeit der jeweiligen Lösung genau zu verstehen. Anschließend sollten Angebote eingeholt werden, um die Lösungen zu vergleichen.

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