Composants PCB FPGA

Qu’est - ce qu’un FPGA?

Un FPGA (Field Programmable Gate Array) est une puce de circuit Reconfigurable et une structure matérielle. La conception de FPGA n'est pas une simple étude de puce, mais utilise principalement le mode FPGA pour concevoir des produits dans d'autres industries. Par programmation, les utilisateurs de FPGA peuvent modifier leur scénario d'application à tout moment. Il peut simuler diverses opérations parallèles de matériel comme CPU, GPU, etc. Grâce à une interface haute vitesse interconnectée avec le matériel cible, le FPGA peut compléter la faible efficacité opérationnelle du matériel cible, ce qui permet une accélération au niveau du système.

Les concepteurs de systèmes peuvent connecter des blocs logiques à l'intérieur d'un FPGA par le biais de connexions modifiables selon les besoins, comme si une carte était placée dans une puce. Les blocs logiques et les connexions du FPGA fini peuvent être modifiés à la demande du concepteur, ce qui permet au FPGA de remplir les fonctions logiques requises.

En général, les FPGA sont plus lents que les ASIC (puces intégrées dédiées) et ne peuvent pas compléter des conceptions complexes, mais consomment moins d'énergie. Mais ils présentent également de nombreux avantages, tels que des produits finis rapides, peuvent être modifiés pour corriger les erreurs dans le programme et coûtent moins cher. Les fabricants peuvent également proposer des FPGA bon marché mais mal édités. En raison de la faible éditabilité de ces puces, le développement de ces conceptions a été effectué sur des FPGA ordinaires, puis les conceptions ont été transférées sur des puces de type ASIC.

Pourquoi utiliser un FPGA?

Aujourd'hui, la loi de Moore sur les processeurs universels (CPU) est en déclin, tandis que l'apprentissage automatique et les services Web sont en croissance exponentielle. Les gens utilisent du matériel personnalisé pour accélérer les tâches informatiques courantes, mais l'industrie en évolution rapide exige que ce matériel personnalisé puisse être reprogrammé pour effectuer de nouveaux types de tâches informatiques.

Les FPGA sont utilisés depuis de nombreuses années comme une alternative à faible volume aux puces dédiées (ASIC). Mais ces dernières années, il a été déployé à grande échelle dans les centres de données de Microsoft, Baidu et d'autres entreprises pour fournir une puissance de calcul puissante et une flexibilité suffisante.

Pourquoi les FPGA sont - ils si rapides? Cela est dû à la doublure des pairs.

Le CPU et le GPU appartiennent à la structure de von Neumann, les instructions sont décodées et exécutées, la mémoire est partagée. Un FPGA est une architecture sans instructions et sans mémoire partagée, ce qui rend les puces FPGA beaucoup plus efficaces que les CPU et même les GPU.

Dans la structure de Feng, comme une unité d'exécution telle qu'un coeur de CPU peut exécuter n'importe quelle instruction, il est nécessaire d'avoir une mémoire d'instruction, un décodeur, une unité arithmétique de différentes instructions et une logique de traitement de saut de branche. En raison de la complexité de la logique de contrôle du flux d'instructions, il n'est pas possible d'avoir beaucoup de flux d'instructions indépendants. Ainsi, le GPU utilise le simd (Single instruction Flow Multi - Data Flow) pour que plusieurs unités d'exécution traitent des données différentes à la même vitesse, et le CPU prend également en charge les instructions simd.

Le fonctionnement de chaque unité logique du FPGA a été déterminé lors de la reprogrammation (gravure) et ne nécessite aucune instruction.

Si vous utilisez le GPU pour l'accélération, pour tirer le meilleur parti de la puissance de calcul du GPU, la taille du lot ne doit pas être trop petite et la latence peut aller jusqu'à quelques millisecondes. Lors de l'utilisation de l'accélération FPGA, seule une microseconde de retard pcle est nécessaire.

Alors, pourquoi la latence du FPGA est - elle beaucoup plus faible que celle du GPU? C’est essentiellement une différence architecturale.

Les FPGA ont à la fois un parallélisme Pipeline et un parallélisme de données, tandis que les GPU ont presque uniquement un parallélisme de données (la profondeur du pipeline est limitée).

Quelles sont les caractéristiques des FPGA?

Par exemple, le FPGA est apparu dans le domaine des circuits intégrés spécialisés (ASIC) en tant que circuit semi - personnalisé. Il résout non seulement les inconvénients des circuits personnalisés, mais surmonte également l'inconvénient du nombre limité de circuits de porte du dispositif programmable d'origine.

Une caractéristique importante des FPGA par rapport aux puces ASIC est leur caractère programmable, c'est - à - dire que l'utilisateur peut spécifier le FPGA par programme pour implémenter un circuit numérique spécifique. En outre, les puces FPGA sont l'un des meilleurs choix pour les systèmes à faible volume pour améliorer l'intégration et la fiabilité du système.

Structure interne de base du FPGA

Principaux fabricants de FPGA

1. Selingh, la plate - forme de développement est ISE

2. AlterA, la plate - forme de développement est Quartus II

3. Actel, la plate - forme de développement est libero

4. Lattice, plateforme logicielle Lattice radiation

5. Atmel

6. Xilinx, plateforme logicielle Vitis

Intel alterA, plate - forme logicielle Quartus II

Plate - forme de Softphone, Softphone 8

9. Micropuce

Les propositions de systèmes pour la mise en œuvre de moteurs et l'électronique de commande à partir de cartes de développement FPGA basées sur des MCU, des ASIC personnalisés et des faisceaux de câbles encombrants sont proches de leurs limites techniques et d'application, et l'industrie automobile est confrontée à de nouveaux défis de conception.

Les concepteurs d'électronique automobile peuvent améliorer considérablement leur capacité à gérer plusieurs pannes en utilisant la technologie FPGA avec une plage de température étendue. Bien que de nombreux fournisseurs de composants utilisent des techniques de conception préventive et des méthodes limitées pour simuler et simuler les impacts environnementaux, certaines architectures FPGA présentent toujours des avantages intrinsèques pour résister à des plages de température étendues.

Les environnements extrêmes entraînent souvent des modes de défaillance liés à l'assemblage et à l'encapsulation des FPGA, indépendamment de l'appareil lui - même. Il est donc important de réserver un espace de spécification à tous les niveaux du système électronique automobile. Les fournisseurs de FPGA tels que Xilinx et actel proposent des produits avec une large plage de températures militaires qui permettent de mieux définir le coefficient de dilatation thermique et d'éviter les effets du stress thermique.

IPCB est un fabricant d'assemblage de PCB à guichet unique. Nous offrons FPGA PCB fabrication et FPGA PCB assemblage service