Инженеры Lattice провели ряд тестов ПЛИС CrossLink™-NX.

22.10.2020

Инженеры Lattice провели ряд тестов, чтобы убедиться, что  семейство ПЛИС CrossLink™-NX, созданное на платформе Lattice Nexus™,  соответствует заявленным в 2019 году характеристикам, и оказалось, что они даже лучше, чем ожидалось!

Платформа Nexus
Платформа Nexus от Lattice выполнена по технологии 28-нм кремний на изоляторе (FD-SOI -  fully depleted silicon-on-insulator), что позволяет получить два преимущества - устойчивость к ионизирующим излучениям и гибкость при выборе между минимальной потребляемой мощностью или максимальной производительностью.  Эти особенности обеспечивают существенные преимущества на рынке ПЛИС.
Процесс FD-SOI более устойчив к связанным с радиацией эффектам, таким как единичные сбои в ячейках памяти (SEU - single event upsets), переходные процессы (SET - single event transients) и защелкивание (SEL - single event latch-up), и устройство сохраняет работоспособность в критических ситуациях, не требуя выключения питания. Изменяя напряжение смещения подложки на ПЛИС CrossLink ™ -NX, можно перейти или в режим максимальной производительности (HP - high-performance) или маломощный (LP - low-power).

ПЛИС CrossLink-NX
CrossLink-NX - первое из семейств ПЛИС от Lattice, реализованное на платформе Nexus. Благодаря высокой производительности и низкому энергопотреблению блоков MIPI D-PHY, которые используются для ввода-вывода видео и изображений, семейство CrossLink-NX позиционируется для реализации встроенных систем с искусственным интеллектом и машинного обучения. Ниже ПЛИС CrossLink-NX сравниваются с основными конкурентами по потребляемой мощности, времени конфигурирования и устойчивости к излучениям.
 

Потребляемая мощность
Низкое энергопотребление очень важно для мобильных и портативных устройств с батарейным питанием, а также для граничных устройств при реализации интернета вещей (IoT).

Результаты, приведенные в таблице, показывают, что ПЛИС Lattice CrossLink-NX обеспечивают снижение энергопотребления до 75% по сравнению с Xilinx Spartan-7 50
и Intel Cyclone 10LP 40.

Время конфигурирования
После подачи питания есть два параметра, которые необходимо учитывать относительно того, когда ПЛИС на основе SRAM будет готова к работе: время, необходимое для настройки портов вода / вывода (I/O Configuration) и время, необходимое для конфигурирования программируемой матрицы из внешней или внутренней флэш-памяти (Self Configuration).
Поскольку ПЛИС часто используются для управления последовательностью подачи питания на другие компоненты в системе, важно, чтобы её порты ввода-вывода перешли в стабильное состояние как можно раньше, и ПЛИС первой включалась и последней выключалась в системе.

В следующей таблице сравниваются времена конфигурирования ПЛИС CrossLink-NX с Xilinx Spartan-7 и Intel Cyclone 10LP.

*У ПЛИС Xilinx и Intel времена настройки портов ввода/вывода и конфигурирования программируемой матрицы не отличаются.

Результаты, полученные на основе анализа data sheets и измерений с помощью отладочных плат, показали, что порты ввода-вывода ПЛИС CrossLink-NX конфигурируются в 55 раз, а программируемая матрица в 21 раз быстрее  относительно конкурентов.

Устойчивость к излучениям
Ошибки, вызванные ионизирующими излучениями, такие как единичные сбои в ячейках памяти, когда элемент регистра или ячейка памяти переключается с логического 0 на логическую 1 или наоборот, называются “мягкими” ошибками (soft errors), поскольку их можно исправить.
Интенсивность “мягких” ошибок (SER или soft error rate) - это частота, с которой они возникают под действием излучения. Иногда SER выражают в FIT или failures-in-time. FIT устройства - это ожидаемое количество отказов за один миллиард (109) часов работы устройства.

Ниже сравниваются SER (FIT) ПЛИС CrossLink-NX с Xilinx Spartan-7, к сожалению,  данные SER для Altera Cyclone 10LP не были доступны.

Приведенные результаты показывают, что ПЛИС CrossLink-NX, выполненные по технологии FD-SOI, имеют в 100 раз лучшие показатели SER (FIT) относительно конкурентов. Кроме этого ПЛИС CrossLink-NX имеют аппаратные блоки, повышающими надежность, такие как встроенная память с кодом коррекции ошибок (ECC - error-correcting code), блок обнаружения “мягких” ошибок (SED - soft error detection) и блок исправления “мягких” ошибок ( SEC - soft error correction).

Семейство ПЛИС CrossLink-NX получило награду «Продукт года для встраиваемых приложений 2020». Lattice благодарит компанию Electronics Industry Awards за признание преимуществ FPGA CrossLink-NX.

Все статьи