Nominierte zum Produkt des Jahres 2018

Kennziffer 024: Mittelklasse-FPGAs PolarFire mit mehr Leistung von Microsemi

Mit der FPGA-Familie PolarFire zielt Microsemi auf eine Lücke, die sich zwischen dem derzeitigen Angebot an kostenoptimierten und leistungsoptimierten FPGAs öffnet. Bedarf an solchen Mittelklasse-FPGAs mit nichtflüchtigen Speicherzellen, bis zu rund 500.000 Logikblöcken (LE: Logic Element) und Transceiver mit SerDes für Datenraten bis 12,7 Gbit/s sieht Microsemi in der Kommunikationstechnik, in der Industrie sowie in der Wehrtechnik.
Neben dem hohen Datendurchsatz von max. 40 Gbit/s betont Microsemi bei den PolarFire-FPGAs besonders deren niedrige Leistungsaufnahme, die um fast 50 % unter der vergleichbarer FPGAs anderer Hersteller liegt. Zu der Leistungseinsparung trägt wesentlich die statische Verlustleistung bei, die bei den PolarFire-FPGAs auf einen Wert von 25 mW/100.000 LE gesenkt werden konnte – ein Zehntel gegenüber vergleichbaren FPGAs. Eine weitere Leistungseinsparung ermöglichen die Transceiver (SerDes). Bei 10  Gbit/s benötigt ein Transceiver nur 90 mW und damit rund 50 % weniger als vergleichbare Transceiver in FPGAs. Die Leistungsaufnahme der Logikblöcke dagegen liegt über den Werten, die mit vergleichbaren FPGAs anderer Hersteller erreichbar sind.
Den niedrigen Preis erzielt Microsemi dank seines SONOS-Fertigungsprozesses (Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon), der auf einem 28-nm-CMOS-Halbleiterprozess basiert. Auf den Standard-CMOS-Lagen werden lediglich einige wenige Schichten aufgebaut, die für die nichtflüchtigen Speicherelemente benötigt werden. Der SONOS-Halbleiterprozess wurde gemeinsam mit Cypress entwickelt, um preisgünstig FPGAs herzustellen, die eine kleinere Chipfläche benötigen und auch mit einer kleineren Ladungspumpe für die Programmierspannung auskommen – 7,5 V statt 17,5 V. Ein weiterer Vorteil der mit SONOS hergestellten nichtflüchtigen Speicher ist ihr niedriger Leckstrom, der nur ein Zehntel so hoch ist wie bei SRAMs.