Neue SGET-Initiative

Modul-Standard für FPGAs geplant

26. August 2022, 9:30 Uhr | Tobias Schlichtmeier
FPGA
© AdobeStock

Im Reich der Computermodule finden sich inzwischen jede Menge Standards: von COM Express über SMARC bis hin zu COM-HPC. Jedoch fehlt bislang ein Modul-Standard für FPGAs. Das möchte die SGET nun ändern.

FPGAs sind in vielen Anwendungen eine Bereicherung (siehe Kasten); so auch auf dem Embedded-Markt. Daher beschäftigen sich Mitglieder der Standardization Group for Embedded Technologies (SGET) intensiv mit ­FPGAs, denn der Wunsch kam auf, über einen offenen Standard dafür nachzudenken. In den vergangenen zehn Jahren hat die SGET mehrere Modulstandards geschaffen, darunter SMARC, Qseven oder embedded NUC. Mit OSM (Open Standard Module) wurde jüngst sogar der erste Standard für Auflötmodule definiert.

Ein Standard im FPGA-Bereich wäre bahnbrechend und völlig innovativ. Blickt man sich am Markt der Embedded-Computing-Technologie um, wird schnell klar, wie die SGET auf eine solche Idee kommt: Mehr und mehr Anwendungen mit FPGAs tummeln sich in den Produktportfolios der Hersteller, zudem steigt der Bedarf an latenzfreier Echtzeitverarbeitung. Außerdem kommt derzeit noch hinzu: Wird dieser Bedarf mit Mikrocontrollern abgedeckt, ist die Versorgung nicht gewährleistet; mit FPGAs kann es in Einzelfällen besser laufen. Außerdem lassen sich mit FPGAs Probleme bei der Signalverarbeitung, die parallelisiert werden können, definitiv leichter lösen.

FPGA-Experten gesucht

Doch warum sollte man gleich einen Standard dafür schaffen? Die Vorteile von offenen Standards liegen auf der Hand: eine schnelle Marktdurchdringung, geringere Entwicklungskosten sowie die einfachere Neukundenakquise. Ein Standard würde den Unternehmen dabei helfen, ihre Produkte in den Bereichen KI oder Connectivity noch schneller auf den Markt zu bringen.

Jedoch braucht es für das Ausarbeiten eines neuen Standards viele Experten, die sich intensiv mit der Technik sowie der Standardisierung auseinandersetzen. Bis Mitte August läuft die Sondierungsphase in der SGET, danach will man an einem ersten Konsens zum FPGA-Standard arbeiten und eine Projektgruppe ins Leben rufen.
»Bei den Aktivitäten der SGET geht es um den Versuch, einen Modul-Standard für FPGAs zu generieren«, erklärt Dr. Michael Gude, CEO von Cologne Chip. Und weiter: »Es gibt aber bereits jede Menge FPGA-Boards, zum Beispiel von Enclustra oder Trenz electronic.« Seiner Meinung nach dürfte es bereits schwer sein, sich auf einen Steckverbinder zu einigen. Er meint, alternativ könnte man SoMs nutzen, die lediglich Lötpads auf der Unterseite haben. Diese seien jedoch für komplexe High-Speed-FPGAs weniger geeignet, da man auf der Rückseite der Leiterplatte keine Block-Kondensatoren unterbringen könne.

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Dr. Michael Gude
Dr. Michael Gude ist CEO des deutschen FPGA-Herstellers Cologne Chip.
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Standards treiben Entwicklung voran

Klar ist: Die SGET möchte nicht Low-Level-FPGAs adressieren, sondern die Board-Level-Ebene, also Mid- und High-Range-FPGAs, vorausgesetzt sie genügen den Embedded-Anforderungen. Dafür ist es wichtig, Wissen zu sammeln, Erfahrungen auszutauschen sowie Diskussionen anzuregen. Hierzu sind Experten nötig, die sich bereits intensiv mit dieser Technik auseinandergesetzt und arrangiert haben.

Harald Werner, Sales Director Europe von Efinix, erklärt als FPGA-Spezialist: »Wir sind ebenfalls überzeugt, dass Standards sehr positiv für die Entwicklung sind, denn damit werden Module austauschbar und sie können für die entsprechenden Applikationen optimiert ausgewählt werden. Ein wichtiger Punkt sind meiner Meinung nach neben den Faktoren wie Latenz, Datendurchsatz und Datensicherheit auch die Schnittstellen, die für solche Anwendungen benötigt werden, um den verschiedenen Anforderungen gerecht zu werden, inklusive MIPI-CSI/DSI, LVDS oder PCI-e.«

Das Ziel der SGET besteht darin, dass sich am Ende des Prozesses ein Standard Development Team zusammenfindet und einem möglichen FPGA-Standard Leben einhauchen wird. Wer weiß, vielleicht sehen wir auf der nächsten embedded world bereits erste Ergebnisse. Mehr Infos zur SGET und ihren Aktivitäten rund um OSM und FPGA lesen Sie im Interview mit dem ersten Vorsitzenden Ansgar Hein.

Der Markt für FPGAs
Der FPGA-Markt wies laut MordorIntelligence 2021 ein Volumen von knapp 7 Mrd. Dollar auf. Die ehemaligen Platzhirsche Altera und Xilinx sind mittlerweile beide von den Prozessorgiganten Intel (Altera) und AMD (Xilinx) übernommen worden. Die Übernahmewelle im FPGA-Segment hat aber nicht nur die ganz Großen der Branche betroffen: Der kleinere Anbieter Atmel wurde ebenfalls übernommen, zunächst durch Microsemi, das wiederum von Microchip gekauft wurde. Daneben gibt es aber noch weitere Anbieter, beispielsweise Achronix, Efinix und mit Cologne Chip sogar ein deutsches Unternehmen, die sich auf dem FPGA-Markt tummeln.
FPGAs kommen nahezu in allen Branchen zum Einsatz; Xilinx und Altera beispielsweise erzielen den Großteil ihrer FPGA-Umsätze im Kommunikations- und Datacenter-Bereich. Darüber hinaus kommen FPGAs ebenfalls in der Automotive-Industrie, in der Konsumelektronik und auf dem Industriemarkt zum Einsatz. Vielversprechend sind ebenso KI-Anwendungen, nicht nur in der Cloud, sondern auch am Edge, denn hier können FPGAs ihre Besonderheiten zum Vorteil nutzen: Sie sind auf der Hardware-Seite programmierbar, sprich: Weiterentwicklungen seitens der KI-Modelle können Entwickler problemlos übernehmen. Zudem ermöglicht die FPGA-Architektur dank ihrer Möglichkeit zur Parallelisierung ein beschleunigtes Abarbeiten von KI-Algorithmen. Am Edge spielt neben der Rechenleistung auch die Leistungsaufnahme eine wichtige Rolle. Und auch wenn FPGAs typischerweise mit Low-Power-MCUs mit KI-Beschleunigern nicht mithalten können, »sind ­FPGAs am Edge dann von Vorteil, wenn geringe Latenzzeiten und eine schnelle Verarbeitung im Vordergrund stehen, vorausgesetzt, die FPGAs sind auf Low Power getrimmt«, erklärt Harald Werner, ­Sales Director Europe von Efinix.

 


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