Actel brengt 's werelds kleinste FPGA op de markt

28 april 2009

Actel heeft onlangs starterkits uitgebracht voor zijn Igloo- en Proasic3-productlijn ‘nano-FPGA’s’. Ontwikkelaars kunnen met de pakketten direct aan de slag om designs te maken voor deze miniversies van de bekende Igloo- en Proasic3-FPGA’s. De Amerikanen hopen met een prijs van nog geen vijftig dollar de industrie aan te sporen te kijken naar zijn programmeerbare logica met laagvermogen.

De twee nanoversies van Actel zijn zelf ook nog niet zo lang op de markt. In het laatste kwart van 2008 introduceerde het bedrijf FPGA’s met een energieverbruik van minder dan 2 microwatt en een verpakking van 3 bij 3 millimeter. Daarmee beoogt het de traditioneel door Asics en ASSP’s gedomineerde markt voor consumentenelektronica binnen te dringen. Bovendien signaleert Actel dat traditioneel laagvolumemarkten als de industriële, medische en militaire ook naar een model opschuiven dat meer weg heeft van het ‘consumentenmodel’. Daarin gaan grootte en energieverbruik boven prijs en performance.

Oorzaak van deze verschuiving is een toenemende behoefte aan draagbaarheid. Producten moeten tegenwoordig in de broekzak passen en niet al te vaak aan een stopcontactinfuus hangen. Daarmee zijn de dagen geteld van elk laatste stukje performancewinst uit de klokcycli wringen. De kosten daarvoor lopen simpelweg te hoog op. Bovendien kost het te veel tijd: tegenwoordig is een snelle time-to-market alles.

Sommigen signaleren dat de traditionele technologie voor de elektronica van producten die in hoge oplage worden gemaakt, op zijn eind loopt. Het adagium was dat een applicatiespecifiek standaard product (ASSP) volstaat voor alle generieke functies. Waar bijzondere eisen worden gesteld, springt het applicatiespecifieke Integrated Circuit (Asic) bij. In een tijd waarin een grillige markt voortdurend nieuwe eisen genereert, staat het Asic-ASSP-duo echter ter discussie.

FPGA-leverancier Actel loopt daarin vanzelfsprekend voorop. Flexibiliteit en snelle time-to-market zijn altijd sterke punten van de field-programmable gate array geweest. Er hoeft immers geen nieuw silicium ‘gegoten’ te worden voor een nieuw ontwerp. Debuggen, testen en optimaliseren kosten slechts een fractie van de tijd in vergelijking met Asics. Verder in de levenscyclus van het product is upgraden een fluitje van een cent: het herprogrammeren van de FPGA volstaat, hardware verwisselen is niet nodig.

Tegenover de voordelen staan vanzelfsprekend nadelen. De afhankelijkheid van SRam geeft de traditionele FPGA een forse voetafdruk en een hoog energieverbruik. Einde oefening voor hoogvolumemarkten? Niet als het aan Actel en zijn twee Nano-series ligt (zie tabel). Het predicaat ‘nano’ moet natuurlijk op een hippe manier laag of klein uitdrukken. Actel heeft vijf categorieën gevonden waar dit op van toepassing is: vermogen, grootte, lead time, temperatuur en prijs.

Actel heeft een starterkit uitgebracht voor zijn Nano-productlijn, de FPGA’s die Asics en ASSP’s naar de kroon moeten steken.

Met een statisch vermogen van 2 microwatt steekt de Igloo Nano inderdaad gunstig af tegenover de FPGA-concurrentie. Het energieverbruik is daarmee zelfs in de Asic-regionen beland. De Proasic3 Nano zit er met 3 milliwatt ruim boven, maar deze is dan ook goedkoper. Beide producten kennen geen stroompiek bij het aanzetten en geen transitieperiode met een hoge stroom, een euvel waaraan de meeste FPGA’s nog wel eens willen lijden. Ook wat betreft de grootte heeft Actel iets bijzonders in handen. De Amerikanen hadden al bescheiden verpakkingen op de markt, variërend van 4 bij 4 tot 8 bij 8 millimeter, maar met een voetafdruk van 3 bij 3 millimeter hebben ze nu ook de kleinste FPGA op de markt.

De leadtijd voor de Igloo en Proasic3 Nano is nul. Dat betekent de chips onmiddellijk uit voorraad beschikbaar zijn. Speciaal voor hoogvolumetoepassingen heeft Actel ten slotte gezorgd voor een werktemperatuurbereik -20 tot 70 graden Celsius en een schappelijke prijs. Het Amerikaanse bedrijf heeft vijftig producten onder de dollar in de Nano-lijn. Alleen de versies met de meeste systeemgates (tot 250 duizend stuks) komen daar bovenuit.

Alle nano-FPGA’s werken met Actels eigen flashgebaseerde technologie. Dankzij gebruik van dit niet-vluchtige geheugentype wordt alle configuratiedata onderdeel van de chip. In tegenstelling tot SRam-gebaseerde FPGA’s is er dus geen externe configuratiedata bij het opstarten nodig. Ook kan de FPGA gebruikmaken van zijn slaapmodus, flash*freeze, en zijn er geen externe componenten nodig om I/O’s of klokken uit te zetten zonder ontwerpinformatie, SRam- en registerinhoud te verliezen. Andere voordelen zijn de 1 kilobit flashrom-geheugen die via een JTag-interface ter beschikking staat aan de gebruiker en de overbodigheid van een boot-Prom, een mogelijk veiligheidslek.

De onlangs gelanceerde starterkit die Actel bij zijn kleinste der FPGA’s levert, bestaat uit een ontwikkelbordje, een interface naar een pc, een gebruiksaanwijzing en verschillende ontwerpvoorbeelden. Het is bedoeld voor gebruik in combinatie met Actels Libero-ontwikkeltools, waarvan het toeval wil dat de Amerikanen daar óók nog niet zo lang geleden een update van hebben uitgebracht om de software te laten samenwerken met de nieuwe Nano-lijn. De weg naar een Asic- of ASSP-vervangende FPGA ligt daarmee wijd open.

Bron: Actel

Paul van Gerven

Terug naar overzicht