Geringe Stromaufnahme Neue Mid-Range-FPGAs für Edge-Computing

Redakteur: Michael Eckstein

Statischer Stromverbrauch halbiert, geringe Wärmeabgabe: Mit seinen neuen Low-Density PolarFire-FPGAs mit integriertem RISC-V-Prozessor zielt Microchip auf Intelligent-Edge-Anwendungen.

Firmen zum Thema

Kühlen Kopf bewahren: Geringe Logikdichte und weitere Optimierungen sorgen bei den neuen Low-Density-Polarfire-Bausteinen für eine geringe Stromaufnahme und eine entsprechend geringe Wärmeabgabe.
Kühlen Kopf bewahren: Geringe Logikdichte und weitere Optimierungen sorgen bei den neuen Low-Density-Polarfire-Bausteinen für eine geringe Stromaufnahme und eine entsprechend geringe Wärmeabgabe.
(Bild: Microchip)

Edge-Computing-Systeme haben in der Regel ein enges Energiebudget und benötigen daher kompakte programmierbare Bauelemente mit geringem Stromverbrauch. Sie müssen den Spagat hinbekommen zwischen möglichst hoher Rechenleistung und gleichzeitig geringer Wärmeabgabe, so dass idealerweise keine oder passive Entwärmungsmaßnahmen für den zuverlässigen Betrieb ausreichen.

Microchip Technology hat seine neusten Mid-Range Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) und FPGA-System-on-Chip-/SoC-Bausteine für diese Anwendungsfälle optimiert: Nach Angaben des Herstellers konnten die Chip-Entwickler den statischen Stromverbrauch gegenüber den Vorgängern halbieren. Zudem sollen sie im Vergleich zu alternativen Bauelementen ihrer Klasse die geringste Wärmeabgabe und höchste Rechenleistung haben.

Halbierter Stromverbrauch, RISC-V-Prozessor an Bord

„Unsere neuen PolarFire FPGAs und -FPGA-SoCs reduzieren die Systemkosten unserer Kunden und ermöglichen es ihnen, Herausforderungen beim Wärmemanagement zu lösen, ohne auf Rechenleistung verzichten zu müssen“, erklärte Bruce Weyer, Vice President der FPGA Business Unit bei Microchip. Bereits die bisherige PolarFire-FPGA-Plattform habe die branchenweit beste Kombination aus hoher Leistungsfähigkeit und geringem Stromverbrauch bereitgestellt. Mit dem neuen Low-Density-Angebot hätte Microchip den Stromverbrauch halbieren können, ohne dass Anwender auf andere Leistungsmerkmale der Plattform verzichten müssten.

Die neuen Low-Density-PolarFire-FPGAs (MPF050T) und -SoCs (MPFS025T) verfügen über schnelle FPGA-Fabric- und Signalverarbeitungsfunktionen, hochleistungsfähige Transceiver und die laut Anbieter branchenweit einzige „hardened“, auf der RISC-V-Architektur basierende Prozessoreinheit. Integriert sind zudem 2 MByte L2-Cache und Unterstützung für Low-Power-DDR4-(LPDDR4-)Speicher. Die Erweiterung des Angebots mit einem 25K Logikelemente (LE) Multicore-RISC-V-SoC und einem 50K LE FPGA soll neue Anwendungsmöglichkeiten eröffnen.

Modularer Ansatz für Systemlösungen

Laut Microchip eignen sich die Bausteine zum Beispiel für stromsparende, intelligente Embedded-Bildverarbeitungsanwendungen und thermisch eingeschränkte Systeme in den Bereichen Automotive, Automatisierungs-, Kommunikations-, Verteidigungstechnik und IoT-Systeme.

Nach eigenen Angaben hat der Hersteller viele Bauelemente und Modullösungen im Programm, die die neuen PolarFire FPGAs gezielt unterstützen, so dass sich damit komplette Systemlösungen für Anwendungen wie Smart Embedded Vision, maschinelles Lernen, Sicherheit, Luft-/Raumfahrt-/Verteidigungstechnik und Embedded-Computing aufbauen lassen. Darunter etwa Plug-and-Play-Lösungen für Stromversorgungs- und Timing-Designs.

„SWaP – also Size, Weight and Power – sind wichtige Aspekte bei der Entwicklung eines Wärmebildgebers“, erklärte Frederic Aubrun, CCO von Xenics, einem Entwickler von Infrarot-Bildgebungstechnik. „Dies sind wichtige Unterscheidungsmerkmale für unsere Kunden. Die SmartFusion-2- und PolarFire FPGAs von Microchip bieten uns die beste Balance zwischen kleinem Formfaktor, Energieeffizienz und Verarbeitungsressourcen.“ Damit ließen sich Embedded-Algorithmen wie Shutterless-Kompensation und Bildverbesserung mit niedrigem Stromverbrauch integrieren.

Laut Microchip unterstützen die kürzlich vorgestellten Libero-2021.2-Softwaretools bereits die PolarFire FPGAs und -FPGA-SoCs, deren Volumenfertigung im ersten Quartal 2022 beginnen soll.

(ID:47577285)