Lattice styrker midtbanen

Lattice er gået i produktion med firmaets nye ECP3-familie af SERDES-kapable FPGA’er, der sigter på det stadig vigtigere ’midrange’ segment af FPGA-applikationer.

De programmerbare FPGA’er har i de seneste år bevæget sig ind i stadig flere apparater og systemløsninger, og de forholdsvis begrænsende antal leverandører af FPGA’er kan trods benhård indbyrdes konkurrence se tilbage på vækst i de seneste syv-otte år, der ligger betydeligt over den generelle IC-branche.

Men som bekendt er der ingen træer, der vokser ind i himlen, og i de seneste 1 – 1 ½ år har FPGA-industrien mistet lidt momentum. Det virker som om, at FPGA-branchen som helhed har svært ved at finde de helt rigtige teknologi- og forretningsmodeller, der kan bringe FPGA’erne de sidste skridt frem mod en position som en mainstream komponent-teknologi, der indesignes i alle typer af apparater, hvor der er ønske om et vis grad af (re)programmerbarhed, hvilket jo netop er tilfældet i rigtig mange applikationer.

Groft sagt kan man sige, at FPGA-markedet på nuværende tidspunkt består af af et high-end marked, et low-cost segment samt et lidt mere fragmenteret ’midrange’ segment.

High-end markedet adresseres af komplekse ’system’ FPGA’er, hvor der sammen med store blokke af FPGA-logik ofte er integreret 32-bit processorkerner, dedikerede DSP-resurser, store on-chip memory-blokke samt ikke mindst Gbit/s kommunikationsinterfaces og andre avancerede I/O- og memory-interfaces.

High-end FPGA-implementeringerne fremstilles ved brug af absolut leading-edge procesteknologier. Det siger sig selv, at disse FPGA’er sigter mod de mest krævende applikationer, hvor det ikke kostprisen og effektforbruget, men det høje integrationsniveau og muligheden for løbende systemoptimering, der driver brugerne mod FPGA’er i applikationer som systemer til opbygning af kommunikations-infrastrukturer, high-end dataservere og computerplatforme, datacentre med mere.

I takt med den løbende procesnedskaleringer og den konstant videreudvikling af FPGA-arkitekturen er vejen banet for introduktion af mere prisbillige FPGA’er til få dollars pr. stykket,, der i sagens natur ikke understøtter den samme vifte af integrerede funktioner, men som takket være muligheden for at udvikle generiske, men alligevel programmebare platforme har vundet indpas i en stadig bredere vifte af konsumerprodukter som f.eks. LCD/plasma tv, set-top-boxe, voice-over IP (VoIP) applikationer.

Fokus på midtersegmentet

Der er som nævnt også introduceret FPGA’er, der adresserer ’midrange’ segmentet og som typisk inkluderer et subsets af features fra high-end FPGA’er. Men det er ikke her, som hovedparten af leverandørerne indtil nu har lagt deres udviklingsresurser.

- Der ligger et stort potentielt marked for FPGA’er, der kan tilbyde måske 80 – 85 procent af ydelsen og stort set samme indbyggede features, som kendes fra high-end FPGA’erne, men som kan sælges til betydeligt lavere priser, vurderer Shakeel Peera, der er ansvarlig for strategisk marketing hos Lattice Semiconductor.
Lattice har aktiviteter indenfor high-end segmentet med deres såkaldte SC-familie, men har med deres ECP-familie, som blev introduceret i 2004, haft et stærkt kort i midtersegmentet.

I 2006 introduceredes ECP2/M familien, der har vundet adskillige teknologiprisen for sine mange innovative features samt et attraktivt kompromis mellem ydelse, features, kostpris og effektforbrug.
Nu tager Lattice det næste skridt med introduktionen af ECP3-familien, som den amerikanske FPGA-leverandør satser på skal være med til at etablere Lattice som en klar markedsleder indenfor midtersegmentet.

- ECP3 FPGA’erne har mange af de samme features, som indtil nu udelukkende har været tilgængelig i high-end FPGA’er og dét til en brøkdel af prisen. Det skyldes såvel den arkitekturmæssige opbygning som brugen af low-cost pakningstyper baseret på wirebonding i nogle af FPGA’erne, der kun koster en brøkdel i sammenligning med flip-chip baserede pakninger.

- Lige så vigtigt er det, at ECP3 FPGA’erne opererer med de klart laveste effektforbrug i sin klasse af FPGA’er. Og det gælder vel mærke også, når man sammenligner med specifikationerne for de FPGA’er, der med sigte på netop midtsegmentet, er introduceret af konkurrenter indenfor den seneste tid, men som endnu ikke er tilgængelig på markedet, fremhæver Shakelle Peera.

De første ECP3 er allerede i volumenproduktion, og hele familien på foreløbig fem medlemmer vil være i fuld volumenproduktion allerede i indeværende år, og en række af Lattice’s nøglekunder har gennem en række måneder haft tilgang til ECP3 samples til brug i forbindelse med produktudviklingen.

Fuld SERDES-support

ECP3 familien produceres i en 65nm, low-power proces hos Lattice’s foundry-partner, Fujitsu. Den nye FPGA-familie understøtter multiprotokol 3,2 Gbit/s SERDES (op til 16 kanaler). Der er tale om en SERDES-implementering med fuld 10GbE XAUI jitter compliance, og det er muligt på hver SERDES-blok at blande og matche forskellige protokoller som f.eks. PCI Express, CPRI, OBSAI, XAUI, Serial RapidIO og Gigabit Ethernet.

- Som noget helt unikt er der endvidere fuld kompatibilitet med ’SMPTE Serial Digital Interface’ standarden, hvilket gør det muligt at understøtte såvel standard definition (SD), high-definition (HD) samt 3G (1080p/60) video broadcast signaler på hver SERDES-kanal. Understøttelsen af de tre forskellige datarates er realiseret uden brug af oversamplingsteknikker, hvilket samtidig sikrer den mest powereffektive implementering, fastslår Shakelle Peera.

ECP3 FPGA’erne inkluderer endvidere 800 Mbit/S DDR3 memoryinterfaces, hvilket heller ikke er tidligere er set i dette segment af FPGA-markedet. On-chip er der desuden højt ydende DSP-slices, der kan kaskadekobles og er optimeret til krævende RF-, baseband- samt billedprocessering.

Logikkapaciteten rækker fra 17K LUTs (Look-Up-Tables) til 149K LUTs , mens on-chip RAM-hukommelsen varierer fra 36 Kbit og helt op til 7 Mbit. Der er op til 586 brugerdefinerbare I/O-pins og bemærkelsesværdig er også den hurtige 1 Gbit/s LVDS I/O.

- I sammenligning med ECP2 generationen af FPGA’er er det lykkedes at nedbringe det statiske effektforbrug med omkring 80 procent, og det samlede effektforbrug vil typisk ligge på halvdelen af direkte konkurrerende SERDES-kapable designs. ECP3 FPGA’erne baner vejen for at opbygge FPGA-baserede systemer med højhastigheds serielle I/O’er og avanceret processeringsfaciliteter – uden de kendte ulemper med hensyn til kostpris og højt effektforbrug, som normalt er forbundet med brug af denne type af FPGA’er, konkluderer Shakelle Peera.

Han ser den ny ’midrange’ FPGA-familie som oplagt i forbindelse med nye generationer af kostfølsomme produkter til den trådløse infrastrukturer samt trådløs access udstyr, ligesom de indbyggede features med stor fordel kan udnyttes i video og billedhandlingsudstyr.

Lattice ECP3 familien inkluderer en lang række af de systemfeatures, som indtil nu udelukkende har være at finde i high-end FPGA’er.

24/3 2009