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75 Prozent weniger Leistungsaufnahme

Neue FPGA-Familie bringt KI in die Edge

13. Dezember 2019, 9:24 Uhr | Heinz Arnold

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Strahlungsfest und schnell dank FD-SOI-Prozess

Außerdem hat Lattice die Geschwindigkeit der I/Os erhöht. Jetzt stehen 2,5-Gb/s-MIPI-Schnittstellen, 5 GB/s-PCIe und 1066-MB/s-DDR3-Speicher zur Verfügung. Das ist besonders für die Embedded-Vision-Anwendungen interessant, für die die FPGAs laut Hands gern herangezogen werden, weil hier der Vorteil der FPGAs, die Datenströme parallel verarbeiten zu können, zum Tragen kommt.

Dass Lattice die Zuverlässigkeit der neuen FPGAs um den Faktor 100 steigern konnte, liegt wiederum am FD-SOI-Prozess. Denn die vergrabene isolierende Schicht der SOI-Transistoren zwischen Source und Drain verkleinert den Kanal unter dem Gate der SOI-Transistoren so stark, dass etwa Alpha-Partikel nur sehr wenig Soft-Errors erzeugen können. In Messungen, bei denen die FPGAs ein einer speziellen Einrichtung Neutronenstrahlen ausgesetzt waren, und in Messungen unter der Einwirkung von Alpha-Strahlern konnte Lattice zeigen, dass in den eigenen FPGAs mit einer Dichte von 40.000 Zellen in 100 Jahren nur ein Fehler auftritt, in vergleichbaren herkömmlichen SRAM-FPGAs treten diese Fehler schon alle paar Jahre auf. Damit seien die FPGAs auch für den Einsatz in der Luft- und Raumfahrt geeignet – vor allem für die Satelliten in niedrigen Umlaufbahnen, denen ein großes Wachstum über die kommenden Jahre vorhergesagt wird. Die „CrossLink-NX“-FPGAs sind anfangs für den industriellen Temperaturbereich ausgelegt. Typen, die für den Einsatz in Kraftfahrzeugen qualifiziert sind, folgen demnächst.

Mit der neuen 28-nm-Nexus-Prozessplattform auf Basis der FD-SOI-Technik beschreitet Lattice mehrfach Neuland. Erstens ist es der erste FD-SOI-Prozess für die Fertigung von FPGAs, über den Lattice seine Position im Marktsektor für Low-Power-FPGAs in kleinen Baugrößen weiter ausbauen will. Außerdem hat Lattice eine einzige Plattform entwickelt, aus der die verschiedene FPGA-Familien hervorgehen, die jeweils auf die Sektoren 5G, Industrie, Automotive, Embedded-Vision-Kommunikation und -Computing sowie auf den Consumer-Markt hin zugeschnitten sein werden. Bisher hatte Lattice verschiedene Familien jeweils für sich entworfen. »Das Plattform-Konzept spart uns Kosten in der Entwicklung und die Anwender bekommen mehr Produktfamilien innerhalb kürzerer Zeitspannen als bisher. Das erlaubt es ihnen, ihre Systeme ebenfalls schneller und zu geringeren Kosten auf den Markt zu bringen«, so Hands. Lattice habe im Vorfeld der Prozessentwicklung über 100 Design-Teams seiner Kunden befragt, welche großen Trends sie sehen. Es kristallisierten sich folgende Bereiche heraus: 5G, sowohl für Infrastruktur als auch für Edge-Geräte, Embedded Vision, weil vor allem visuelle Daten analysiert werden, um auf Basis von KI Entscheidungen zu treffen, Sicherheitsanforderungen, Smart home und Smart Factory sowie Cloud-Based-Plattforms. »Mit dem 28-nm-Nexus-Prozess steht uns jetzt die geeignete Plattform zur Verfügung, um die für diese Zielmärkte jeweils geeigneten FPGA-Familien zu entwickeln«, erklärt Hands.

Zudem hat Lattice für die neuen Hardware auch die entsprechenden Tools weiterentwickelt. Zusätzlich zu der neuen Desoing-Software Radiant 2.0 stehen jetzt eine Vielzahl von IP-Cores zur Verfügung, darunter MIPI, D-PHY, PCIe, SGMII und OpenLDI.