FPGA新产品：带RISC-V硬核的FPGA系统级芯片来临

（文/程文智）不久前，Microchip发布新闻稿介绍了其新的中等带宽现场可编程门阵列（FPGA）和FPGA系统级芯片（SoC）器件。据其新闻稿介绍，新的FPGA和SoC产品将静态功耗降低了一半，与同类器件相比，具有最小的发热区域，但却并没有损失性能和计算能力。该新产品就是低密度PolarFire FPGA(MPF050T)和PolarFire SoC（MPFS025T）。

图：PolarFire系列FPGA具体参数（来源：Microchip官网）

具体参数

下面我们来看看这两个新的FPGA产品的具体参数。Microchip的官网有这两款新品的具体参数，比如具有2MB的二级缓存、支持低功耗DDR4(LPDDR4)内存、最高支持12.5Gbps的SerDes，以及支持PCIe接口等等。
 
此外，新的PolarFire系列FPGA具有更高效的DSP模块；主要用于4K/2K的图像处理，支持MIPI的CSI-2协议；支持图像传感器的接口，比如SLVS-EC；静态功耗做了很大的优化，官方宣称功耗只有竞争对手的十分之一，SerDes功耗也有很大改善；具有比较小的封装尺寸，以及完善的RISC-V生态系统。
 
其中PolarFire FPGA SoC还具有硬化的应用级RISC-V架构处理器，且支持五核Linux的处理器子系统，为市场带来了一款创新的免版税、中端嵌入式计算平台。

图：PolarFire FPGA SoC的功能模块框图（来源：Microchip的数据手册）

 
RISC-V CPU微架构实现是一个简单的五级单发射顺序流水线，不受常用无序机器中存在的Meltdown和Spectre漏洞利用影响。所有的五个CPU内核都与存储器子系统一致，支持在单个多核CPU集群中提供确定性实时系统和Linux的多功能组合。

Microchip的FPGA产品线及特点

其实Microchip的FPGA产品线主要来源于2018年收购的Microsemi。Microsemi的产品囊括高性能耐辐射模拟混合信号集成电路、FPGA、SoC及ASIC、电源管理产品、设置全球时间标准的时序/同步器件及精确时间解决方案、语音处理器件、射频解决方案、分立元件、企业存储和通信解决方案、安全技术和可扩展防篡改产品、以太网解决方案、以太网供电IC及中间跨接方案，以及其他定制设计能力及服务。其中FPGA是其最为重要的产品线。
 
如今Microchip的FPGA产品线主要有三个，即超低密度的FPGA、低功耗中密度FPGA、及高密度FPGA。

图：目前Microchip的产品线概况（来源：Microchip）

 
据悉，Microchip的FPGA产品主要有四大特色，一是功耗低，官方介绍说，比竞争对手低50%左右；二是久经验证的安全性，因为其产品内置了很多安全和加密的引擎；三是SEU免疫的FPGA配置，SEU指的是单粒子翻转（Single-Event Upsets，SEU），具体来说就是元器件受辐射影响后，引起电位状态的跳变，“0”变成“1”，或者“1”变成“0”，但一般不会造成器件的物理性损伤；四是瞬时及非易失性，上电就马上能工作，不需要配置过程。

应用场景

一般来说，需要高速信号处理，比如雷达信号、图像信号采集、通信信号等实时性要求比较高，需要并行和流水线处理的场合，会需要用FPGA来实现。因为Microchip具有更低的功耗，因此可以用在低功耗智能嵌入式视觉应用和热量受限的汽车、工业自动化、通信、国防和物联网系统中。

关于供货

据介绍，开发者可以借助Microchip的Libero软件工具进行新产品开发，该工具已经支持最新的PolarFire FPGA和FPGA SoC产品，不过新的FPGA产品的批量出货时间到等到2022年第一季度。