Renesas Electronics Corp. hat das feldprogrammierbare Gate-Array (FPGA) Markt mit der Einführung von Low-Cost- und Ultra-Low-Power-Geräten. Die ForgeFPGA-Familie wird auf Verbraucher- und IoT-Anwendungen mit hohem Volumen abzielen, die in diesen kostensensiblen Anwendungen nur geringe Mengen an programmierbarer Logik benötigen.
Die ForgeFPGA-Geräte adressieren Anwendungen, die weniger als 5,000 Logikgatter erfordern, mit anfänglichen Gerätegrößen von 1K und 2K Look-Up-Tables (LUTs). Renesas erwartet, dass die ersten Geräte eine Standby-Leistung von weniger als 20 Mikroampere liefern, was nach Angaben des Unternehmens etwa halb so hoch ist wie die von Konkurrenzgeräten.
Der Eintritt in den FPGA-Markt passt in mehrfacher Hinsicht zur Produktstrategie von Renesas, sagte Nathan John, Senior Director, Mixed-Signal Division bei Renesas. „Zum einen kann die neue FPGA-Produktlinie als Upgrade-Pfad für bestehende Kunden dienen, die die programmierbaren GreenPAK-Geräte verwenden [erworben durch den Kauf von Dialog Halbleiter] und müssen Entwurfsprobleme unterstützen, die ein höheres Maß an digitaler Logikkomplexität erfordern.“
Diese Teile können für Kunden auch als Logikerweiterungen für die große Auswahl an Renesas-MCUs sehr nützlich sein, fügte er hinzu. „Trotz des breiten Portfolios an MCU-Geräten, das Renesas anbietet, kann es vorkommen, dass der Kunde ein Gerät mit einer Reihe von Hardwarefunktionen findet, die den Anforderungen seiner Anwendung nahekommen, aber Schlüsselelemente fehlen. Eine kleine und kostengünstige Lösung zum Auffüllen der fehlenden Funktionen kann die Attraktivität des gesamten Renesas-Produktportfolios erhöhen.“
Von den ForgeFPGA-Bausteinen wird erwartet, dass sie gegenüber anderen Alternativen, einschließlich Nicht-FPGA-Designs, erhebliche Kosteneinsparungen mit einem prognostizierten Volumenpreis von deutlich unter 0.50 USD bieten.
„Es gibt eine Klasse von Anwendungsproblemen, bei denen die inhärente Parallelität, die FPGAs bieten können, zu einer optimalen Lösung führt“, sagte John. „Ein Ingenieur kann dieses Problem unter anderem mit einer MCU angehen, die – wenn sie schnell genug läuft – in vielen Fällen die gleiche Funktionalität bieten kann, aber normalerweise mit einem deutlich höheren Stromverbrauch.“
Eine andere Alternative „für das gleiche Problem besteht darin, Teile zu kaufen, die vorgefertigte feste Funktionen bereitstellen, wie beispielsweise ein Protokollschnittstellengerät, das – wenn es die Systemanforderungen erfüllt – eine gute Lösung sein kann, aber das Gerät möglicherweise nicht die Flexibilität hat um alle Systemanforderungen zu erfüllen“, fügte er hinzu.
Zusätzlich zu den Kosteneinsparungen und dem hohen Integrationsgrad sollen die ForgeFPGA-Bausteine neue Anwendungen für FPGAs eröffnen, die sie bisher aus Kostengründen nicht entwickeln konnten.
John nannte einige Anwendungsbeispiele, die von der Verwendung eines kleinen FPGAs profitieren würden, auch für die Signalprotokollkonvertierung. „Vielleicht ist es so einfach wie die Ausgabe von a Sensor ist eine standardisierte serielle Schnittstelle und der Prozessor im System unterstützt eine andere serielle Schnittstelle, daher ist eine Protokollkonvertierung erforderlich“, sagte er.
Das FPGA könnte auch verwendet werden, um die Signale mehrerer Sensoren zu aggregieren und sie in einen Datenstrom umzuwandeln, der in den Prozessor geleitet wird, sagte er. „Eine der Herausforderungen im Systemdesign, für die dies spricht, ist, dass MCU- und SoC-Hersteller immer versuchen, die genau richtigen Schnittstellen auf ihren Geräten bereitzustellen, um das Anwendungsspektrum zu unterstützen, aber dieses Ziel ist nicht in allen Fällen zu erreichen.“
Renesas verwies auf einen Branchenanalysten, der sagte, die Low-End-FGPAs würden viele Unternehmen ansprechen, die nur ein wenig programmierbare Logik benötigen. „Es ist aufregend, ein etabliertes Unternehmen zu sehen Halbleiter Anbieter wie Renesas einen lange ignorierten Teil des FPGA-Marktes in Angriff zu nehmen: kleine, kostengünstige FPGAs, die im Standby-Modus Mikrowatt verbrauchen“, sagte Steve Leibson, Principal Analyst bei Tirias Research.
„Nachdem wir Anfang des Jahres den Hersteller programmierbarer Geräte Silego mit der Übernahme von Dialog übernommen haben, Renesas scheint entschlossen zu sein, den früheren Erfolg von Silego mit seiner Ultra-Low-End-GreenPAK-Linie programmierbarer Mixed-Signal-Geräte und supereinfachen Design-Tools zu wiederholen, diesmal in einer Low-End-FPGA-Linie, die viele Unternehmen ansprechen wird, die nur ein bisschen brauchen programmierbare Logik – etwa tausend Gatter –, um die Arbeit in unzähligen Produkten zu erledigen, darunter Milliarden von eingebetteten Sensoren und IoT-Geräten“, sagte Leibson.
Die ForgeFPGA-Familie wurde von derselben Gruppe entwickelt, die bei Silego die programmierbaren Mixed-Signal-Geräte GreenPAK eingeführt hat Technologie, das dank der Übernahme von Dialog Semiconductor nun Teil von Renesas ist. Wie die GreenPAK-Reihe nutzen die FPGAs dasselbe Geschäftsmodell und dieselbe Infrastruktur, sodass Benutzer die Entwicklungssoftware kostenlos und ohne Lizenzgebühren herunterladen können.
Die Software bietet zwei Entwicklungsmodi und richtet sich an neue und erfahrene FPGA-Entwickler. Der „Macrocell-Modus“ verwendet einen auf schematischem Capture basierenden Entwicklungsfluss und ein „HDL-Modus“ bietet erfahrenen Entwicklern eine vertraute Verilog-Umgebung.
ForgeFPGA-Engineering-Beispiele sind ab sofort verfügbar, zusammen mit Beta-Design-Software und einem Prototyp-Entwicklungskit. Der erste ForgeFPGA 1K LUT-Baustein wird voraussichtlich im zweiten Quartal 2022 in Produktionsmengen verfügbar sein. Renesas entwickelt auch mehrere Gewinnerkombinationen, die die ForgeFPGA-Bausteine enthalten werden mit ergänzende MCU-, Analog-, Stromversorgungs- und Timing-Geräte.
über Renesas Electronics America