黃河之水與小荷尖角，探尋智能浪潮中的FPGA之道

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智能和可穿戴設(shè)備的浪潮席卷全球，產(chǎn)品使用和設(shè)計(jì)周期正在經(jīng)歷史無前例的高速更迭。隨之產(chǎn)生的是，各類專用的設(shè)備芯片并不能快速的做出反應(yīng)，不同的平臺(tái)更使得設(shè)計(jì)的難度加大。電池的面積和供電能力有限，智能設(shè)備在功能增加的同時(shí)，又被要求有更低的功耗。

“此時(shí)，一顆靈活、低功耗、低成本的FPGA芯片便成了改變未來消費(fèi)類電子產(chǎn)品的利器，這是京微雅格適時(shí)推出黃河（HR）系列低功耗可配置應(yīng)用平臺(tái)（CAP）的初衷。“京微雅格CEO劉明博士如是說。

黃河之水，灌溉智能設(shè)備的關(guān)鍵市場(chǎng)

簡(jiǎn)單來說，CAP是京微雅格首創(chuàng)的一種“FPGA+CPU+RAM+Flash“的可配置應(yīng)用平臺(tái)，硬件可重構(gòu)、軟件可編程是它的特點(diǎn)，被譽(yù)為多個(gè)行業(yè)的“萬能芯片”。

黃河（以下簡(jiǎn)稱HR）系列芯片基于40納米臺(tái)聯(lián)電低功耗工藝，面向高性能、低功耗、靈活性以及安全性四大目標(biāo)對(duì)產(chǎn)品的指標(biāo)做了全盤的優(yōu)化。據(jù)了解，HR系列的目標(biāo)市場(chǎng)主要包括智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備、車載娛樂、手持設(shè)備以及智能玩具等智能設(shè)備。

京微雅格產(chǎn)品市場(chǎng)總監(jiān)竇祥峰表示，相比直接競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手Lattice的產(chǎn)品，HR系列擁有最高的芯片密度、最小的芯片面積以及更豐富的IO單元。同時(shí)，HR系列的市場(chǎng)定位是成為手機(jī)及便攜式設(shè)備廠商的主要供應(yīng)商，以及手機(jī)芯片商的主要合作伙伴。

HR的運(yùn)行速度最高可達(dá)到300Mhz,在支持LVDS、提供最多4個(gè)PLL鎖相環(huán)的同時(shí)亦支持更多的邏輯資源，通過關(guān)斷片上資源降低靜態(tài)功耗，再通過動(dòng)態(tài)時(shí)鐘切換以及門控時(shí)鐘系統(tǒng)有效的降低動(dòng)態(tài)功耗，是京微雅格低功耗創(chuàng)新工藝的秘密所在。同時(shí)，通過特別優(yōu)化的邏輯結(jié)構(gòu)來對(duì)片上的不同區(qū)域進(jìn)行電源管理，也是HR系列的靜態(tài)功耗能夠抵御32uA的重要基礎(chǔ)。

HR03器件剖面圖

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HR作為一款低功耗器件，并沒有減少它的高速接口配置，MIPI、HSIC、DVI以及HDMI等協(xié)議都有標(biāo)準(zhǔn)的支持。京微雅格為了最大限度的保護(hù)客戶的設(shè)計(jì)安全，且考慮到SRAM數(shù)據(jù)流對(duì)外的透明度，特別加入了128位的AES配置文件流進(jìn)行加密和解密，以及加入了384位的Efuse用來存儲(chǔ)AES密鑰和器件唯一的ID。

HR系列目前有HR01、HR02、HR03、HR07和HR16五個(gè)型號(hào)，其中HR01和HR02采用1.5mm*1.5mm的WLCSP晶圓級(jí)芯片封裝，是業(yè)界同類產(chǎn)品中最小的封裝。此外，以HR03器件為例，它相比以往的ASSP方案減少了97%的芯片面積（ASSP面積為12mm*18mm），且降低了70%的成本。

演示系統(tǒng)的靜態(tài)功耗約為138uA

竇祥峰補(bǔ)充說，HR是業(yè)界第一個(gè)具有媲美ASIC高速差分通道的低功耗器件，同時(shí)也是業(yè)界第一個(gè)可支持1080P圖像的低功耗器件。

京微雅格CME-HR3評(píng)估板

目前，京微雅格HR系列芯片已經(jīng)能夠?yàn)榭蛻籼峁┰u(píng)估板，預(yù)計(jì)2014年第三季度進(jìn)行大規(guī)模量產(chǎn)。此外，京微雅格已經(jīng)開始提供可免費(fèi)下載的Primace開發(fā)軟件，以幫助用戶加速產(chǎn)品的上市時(shí)間。

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小荷已露尖尖角，可穿戴設(shè)備與低功耗FPGA的結(jié)合

物聯(lián)網(wǎng)帶來的經(jīng)濟(jì)價(jià)值巨大，預(yù)計(jì)2020年將有500億部設(shè)備接入物聯(lián)網(wǎng)，其中到2018年可穿戴設(shè)備的市場(chǎng)價(jià)值將高達(dá)120多億美元。

在投資運(yùn)作紛紛涌入可穿戴設(shè)備領(lǐng)域之時(shí)，應(yīng)用處理器的靈活性、多傳感器的統(tǒng)一管理以及系統(tǒng)的功耗，為可穿戴產(chǎn)品的設(shè)計(jì)帶來難題。協(xié)處理器、豐富接口及擴(kuò)展、統(tǒng)一管理平臺(tái)的的天然優(yōu)勢(shì)，為FPGA在可穿戴領(lǐng)域帶來了機(jī)會(huì)。

對(duì)于可穿戴設(shè)備的設(shè)計(jì)，能夠無縫的連接模擬外設(shè)的需求變得越來越突出，而京微雅格認(rèn)識(shí)到這一趨勢(shì)，正在對(duì)以往較難支持模擬外設(shè)連接的FPGA進(jìn)行突破。在即將發(fā)布的“山“系列最新產(chǎn)品M7中，我們會(huì)看到京微雅格將ADC采樣引入其中，值得諸位工程師關(guān)注。

中關(guān)村科技園區(qū)管理委員會(huì)副主任周國(guó)林評(píng)價(jià)道：“小荷已露尖尖角，京微雅格最新的低功耗FPGA打破了美國(guó)企業(yè)的技術(shù)壟斷，從延續(xù)性創(chuàng)新躍步為顛覆式創(chuàng)新，是中關(guān)村創(chuàng)業(yè)基地的驕傲。

據(jù)悉，京微雅格在已量產(chǎn)的CME-R“河”系列上投入的總研發(fā)費(fèi)用超過1億元，而2014到2014年將會(huì)繼續(xù)投入4.5億元用以CME-C高密度“云”系列產(chǎn)品的研發(fā)，采用40nm和28nm先進(jìn)工藝，進(jìn)一步降低功耗、提高速度，以滿足通信、電力等重點(diǎn)行業(yè)的高性能FPGA需求。此外，極高容量、極高性能的CME-Px“星”系列正處在預(yù)研階段，采用22~14nm工藝，預(yù)計(jì)在2017年后問世。

京微雅格“山”、“河”、“云”、“星”系列產(chǎn)品規(guī)劃

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