دخلت شركة Renesas Electronics Corp. إلى مجموعة البوابة القابلة للبرمجة ميدانيًا (FPGA) السوق مع إدخال أجهزة منخفضة التكلفة ومنخفضة الطاقة للغاية. ستستهدف عائلة ForgeFPGA تطبيقات المستهلكين وإنترنت الأشياء ذات الحجم الكبير والتي تحتاج فقط إلى كميات صغيرة من المنطق القابل للبرمجة في هذه التطبيقات الحساسة للتكلفة.
تعالج أجهزة ForgeFPGA التطبيقات التي تتطلب أقل من 5,000 بوابة منطقية، بأحجام أولية للأجهزة تبلغ 1K و2K جداول البحث (LUTs). وتتوقع رينيساس أن توفر الأجهزة الأولى طاقة احتياطية أقل من 20 ميكروأمبير، وهو ما يعادل حوالي نصف قوة الأجهزة المنافسة، وفقًا للشركة.
وقال ناثان جون، المدير الأول لقسم الإشارات المختلطة في شركة Renesas، إن دخول سوق FPGA يناسب استراتيجية منتجات Renesas بعدة طرق. "أولاً، يمكن أن يكون خط إنتاج FPGA الجديد بمثابة مسار ترقية للعملاء الحاليين الذين يستخدمون أجهزة GreenPAK القابلة للبرمجة [التي تم الحصول عليها من خلال شرائها لـ Dialog" أشباه الموصلات]، وتحتاج إلى دعم مشاكل التصميم التي تتطلب مستويات أعلى من تعقيد المنطق الرقمي.
وأضاف أن هذه الأجزاء أيضًا يمكن أن تكون مفيدة جدًا للعملاء كامتدادات منطقية لمجموعة واسعة من وحدات Renesas MCU. "حتى مع المجموعة الواسعة من أجهزة MCU التي توفرها Renesas، لا يزال في بعض الأحيان يمكن للعميل العثور على جهاز به مجموعة من ميزات الأجهزة التي تقترب من مطابقة احتياجات تطبيقه، ولكنها تفتقد العناصر الأساسية. إن وجود حل صغير ومنخفض التكلفة لملء الوظائف المفقودة يمكن أن يزيد من جاذبية مجموعة منتجات Renesas الشاملة.
من المتوقع أن توفر أجهزة ForgeFPGA وفورات كبيرة في التكاليف مقارنة بالبدائل الأخرى، بما في ذلك التصميمات التي لا تعتمد على FPGA، مع سعر حجم متوقع أقل بكثير من 0.50 دولار.
وقال جون: "هناك فئة من مشاكل التطبيق حيث أن التوازي المتأصل الذي يمكن أن توفره FPGAs سوف يؤدي إلى الحل الأمثل". "إحدى الطرق التي يمكن للمهندس من خلالها معالجة هذه المشكلة هي استخدام وحدة MCU، والتي - إذا كانت تعمل بسرعة كافية - يمكنها في كثير من الحالات توفير نفس المستوى من الوظائف، ولكن عادةً مع عقوبة استهلاك طاقة أكبر بكثير."
بديل آخر “للمشكلة نفسها هو شراء الأجزاء التي توفر وظائف ثابتة مسبقة الصنع، مثل جهاز واجهة البروتوكول، والذي – إذا كان بإمكانه تلبية متطلبات النظام – يمكن أن يكون حلاً جيدًا، ولكن الجهاز قد لا يتمتع بالمرونة”. وأضاف: "لتلبية كافة احتياجات النظام".
بالإضافة إلى توفير التكاليف والمستوى العالي من التكامل، من المتوقع أن تفتح أجهزة ForgeFPGA تطبيقات جديدة لـ FPGAs التي لم يكن من الممكن تصميمها في السابق بسبب قيود التكلفة.
واستشهد جون ببعض أمثلة التطبيقات التي قد تستفيد من استخدام FPGA صغير، بما في ذلك تحويل بروتوكول الإشارة. "ربما يكون الأمر بسيطًا مثل الإخراج من ملف مدخل بطاقة الذاكرة : نعم هي واجهة تسلسلية موحدة ويدعم المعالج الموجود في النظام واجهة تسلسلية مختلفة، ومن هنا تأتي الحاجة إلى تحويل البروتوكول.
وقال إنه يمكن استخدام FPGA أيضًا لتجميع الإشارات القادمة من أجهزة استشعار متعددة وتحويلها إلى تدفق بيانات واحد يدخل إلى المعالج. "أحد التحديات في تصميم النظام الذي يتحدث عنه هذا هو أن الشركات المصنعة لـ MCU و SoC تحاول دائمًا توفير الواجهات الصحيحة تمامًا على أجهزتهم لدعم نطاق التطبيقات، ولكن من المستحيل تحقيق هذا الهدف في جميع الحالات."
أشار رينيساس إلى أحد محللي الصناعة الذي قال إن FGPAs المنخفضة الجودة ستجذب العديد من الشركات التي تحتاج فقط إلى القليل من المنطق القابل للبرمجة. "إنه أمر مثير أن نرى راسخًا أشباه الموصلات البائع مثل Renesas قال ستيف ليبسون، المحلل الرئيسي في شركة Tirias Research: "نتعامل مع جزء تم تجاهله منذ فترة طويلة من سوق FPGA: FPGAs صغيرة ومنخفضة التكلفة التي تستهلك ميكرووات في وضع الاستعداد".
"بعد أن استحوذت على شركة Silego لصناعة الأجهزة القابلة للبرمجة من خلال استحواذها على Dialog في وقت سابق من هذا العام، Renesas يبدو عازمًا على تكرار نجاح Silego السابق من خلال خط GreenPAK المنخفض للغاية من أجهزة الإشارة المختلطة القابلة للبرمجة وأدوات التصميم فائقة البساطة، هذه المرة في خط FPGA منخفض الجودة والذي سوف يجذب العديد من الشركات التي تحتاج فقط إلى القليل من وقال ليبسون: "منطق قابل للبرمجة - ألف بوابة أو نحو ذلك - لإنجاز المهمة في عدد لا يحصى من المنتجات بما في ذلك مليارات أجهزة الاستشعار المدمجة وأجهزة إنترنت الأشياء".
تم تطوير عائلة ForgeFPGA بواسطة نفس المجموعة التي قدمت أجهزة الإشارة المختلطة القابلة للبرمجة GreenPAK في Silego تكنولوجيا، والتي أصبحت الآن جزءًا من Renesas بفضل استحواذها على Dialog Semiconductor. مثل خط GreenPAK، ستستخدم FPGAs نفس نموذج العمل والبنية التحتية، مما يتيح للمستخدمين تنزيل برنامج التطوير مجانًا بدون رسوم ترخيص.
يقدم البرنامج وضعين للتطوير، يستهدف مطوري FPGA الجدد وذوي الخبرة. يستخدم "وضع الخلية الكبيرة" تدفق تطوير تخطيطي قائم على الالتقاط، ويوفر "وضع HDL" بيئة Verilog مألوفة للمطورين ذوي الخبرة.
تتوفر الآن عينات هندسية من ForgeFPGA، بالإضافة إلى برنامج تصميم تجريبي ومجموعة تطوير النموذج الأولي. ومن المتوقع أن يتوفر أول جهاز ForgeFPGA 1K LUT بكميات إنتاجية في الربع الثاني من عام 2022. كما تعمل شركة Renesas أيضًا على تطوير العديد من المجموعات الفائزة التي ستتميز بأجهزة ForgeFPGA مع أجهزة MCU التكميلية والتناظرية والطاقة والتوقيت.
حول شركة Renesas Electronics America