logotypen
 
 

IN FOCUS

Suojaa datasi kunnolla

SSD-levyt tarjoavat luontaisesti korkean luotettavuuden kaikentyyppisiin sovelluksiin, aina aloitustason kuluttajalaitteista kriittisiin järjestelmiin. Asianmukaiset tietosuojamekanismit voivat maksimoida levyn käyttöiän toteuttamalla ennaltaehkäiseviä toimenpiteitä tarpeen mukaan, kertoo Silicon Motion artikkelissaan.

Lue lisää...

Toshiban kehittämä ohjelmoitavien logiikkapiirien FFSA-rakenne (Fast Fit Structured Array) tarjoaa kustannustehokkaan vaihtoehdon perinteisille FPGA-porttimatriiseille. Se on tarkoitettu erityisesti suunnittelijoille, jotka haluavat nopeasti saada sovellukseensa suorituskykyistä logiikkaa mutta selvitä merkittävästi ASIC-piirejä vähäisemmin suunnittelukuluin jo pienilläkin tuotantovolyymeillä.

 Artikkelin kirjoittaja Patrick Osterloh toimii Toshiba Electronics Europen teknisenä johtajana.

Kun järjestelmän suunnittelu vaatii integroidun ratkaisun, mutta sopivaa standardipiiriä ei ole tarjolla, ohjelmoitava porttimatriisi FPGA tarjoaa nopeasti ja kohtuullisin kuluin suunniteltavan ratkaisun esimerkiksi protojen tekemiseen tai pienimuotoiseen sarjatuotantoon. Sovelluskohtaisesti asiakkaalle kokonaan räätälöity ASIC-piiri puolestaan soveltuu parhaiten käyttöön silloin, kun vaaditaan hyvin korkean tason integraatiota ja ytimen suorituskykyä sekä vähäistä tehonkulutusta tyypillisesti laitteessa, jota on tarkoitus valmistaa hyvin suuria määriä. Tuotantovolyymin on oltava niin suuri, että alenevasta yksikköhinnasta saatu hyöty kompensoi ASIC-piirin suunnittelun mittavat NRE-kulut (Non-Recurring Engineering). Vahva kysyntä uusien tuotteiden yhä paremmalle suorituskyvylle, edullisemmalle hinnalle ja nopeammille toimitusajoille on saanut suunnittelijat kaipaamaan ratkaisua, joka sijoittuisi näiden kahden vaihtoehdon välimaastoon. Ratkaisun tulisi tarjota sovellukselle huippuluokan suorituskyky ja tuotteen nopea läpimenoaika, mutta merkittävästi alhaisemmin kustannuksin ja tuotantomäärin kuin ASIC.

Itse asiassa tällainen tarve on lisääntynyt jo jonkin aikaa. Aiemmin FPGA-valmistajat ovatkin tarjonneet suunnittelijoille lähestymistavaltaan uusia ratkaisuja kuten minimalistisia FPGA-piirejä tai replikaatiopalveluja, jotka kykenevät siirtämään suunnitelman halvemmalle piirialustalle. Toisaalta ASIC-piirien toimittajatkin ovat tarjonneet uusia tuoteluokkia kuten strukturoituja matriiseja, jotka nopeuttavat piirin kehityssykliä ja alentavat NRE-kustannuksia.

Viime aikoina Toshiba on oivaltanut mahdollisuuden tarjota tähän tarpeeseen erityistä FFSA-piirirakennetta (Fast Fit Structured Array), joka yltää ASIC-piirien kaltaiseen suorituskykyyn mutta paljon alhaisemmin NRE-kuluin verrattuna vastaavaan vakiosoluista koostuvaan ASIC-piiriin. Kuvassa 1 verrataan FPGA-, FFSA- ja ASIC-arkkitehtuureja. Siitä nähdään, kuinka FFSA sijoittuu ominaisuuksiltaan ohjelmoitavien porttimatriisien ja sovelluskohtaisesti asiakkaalle räätälöityjen piirien välimaastoon.

Kuva 1. FFSA-arkkitehtuurissa yhdistyvät FPGA-piirien toteutuksen nopea läpimenoaika sekä ASIC-piirien suorituskyky ja suunnitteluvuo.

FFSA-toteutuksen tärkeimmät edut

FFSA on kustannustehokas myös pienillä tuotantomäärillä ja se voi kilpailla vahvasti FPGA-piirien kanssa jopa kymmenentuhannen kappaleen vuosituotantotasolla. Toshiban valmiudet FFSA- ja ASIC-piireissä tarjoavat yhdessä laajan valikoiman ratkaisuja asiakaspiirien markkinoille. Näin on saatu aikaan luonteva polku siirtyä pehmeästi FPGA-protopiireistä lähes riskittömästi FFSA-toteutukseen pienillä ja keskitason tuotantomäärillä ja lopulta varsinaiseen ASIC-ratkaisuun tai FFSA:n edistyneimpään muotoon siinä vaiheessa, kun on tarve siirtyä lopulliseen suuren volyymin tuotantoon.

FFSA on strukturoitu matriisi, joka muodostuu tasapainoisesta yhdistelmästä logiikkaporttisoluja ja täysin räätälöitävää SRAM-muistia sekä huippunopeita lähetin-vastaanottimia ja ohjelmoitavia I/O-puskureita. Yhdistelmä soveltuu hyvin monentyyppisten asiakkaiden erilaisiin tarpeisiin. Strukturoidun matriisirakenteen ylimmät metallikerrokset on varattu piirin räätälöintiä varten ja alimmat metallikerrokset ovat yhteiset kaikille asiakkaille. Tämän ansiosta osa maskeista voidaan valmistaa jo etukäteen, mikä lyhentää sekä kehitys- että valmistusaikaa ja antaa mahdollisuuden jakaa suurimman osan kokonaiskustannuksista useiden eri asiakassovellusten kesken, jolloin selvitään merkittävästi alhaisemmin NRE-kuluin. Lisäksi kun räätälöinti rajoitetaan vain muutamaan metallikerrokseen, valmistuksen läpimenoaika suunnitelman lopullisesta RTL-datasta ensimmäisten näytepiirien toimituksiin kutistuu tyypillisesti noin kymmeneen viikkoon.

Yhdistelmäkonsepti FFSA+ vielä laajentaa tämän lähestymistavan etuja. Siinä perinteiseen ASIC-piiriin on sisällytetty yksi tai useampia FFSA-lohkoja. Piialusta on valmiiksi täysin räätälöity, mutta sisäiset FFSA-lohkot sallivat ydinlogiikan ja SRAM-muistilohkojen asiakaskohtaisen räätälöinnin hyvin nopeasti vain muutaman metallikerroksen avulla. Näin samasta päätuotteesta voidaan eriyttää erilaisia versioita hyvin nopealla aikataululla ja houkuttelevaan hintaan. Tämä antaa laitevalmistajille mahdollisuuden tuoda markkinoille joko samanaikaisesti tai nopeasti peräkkäin useita yksilöllisiä tuotevariantteja, jotka täyttävät eri markkinasegmenttien tai standardien vaatimukset.

Ei ainoastaan liimalogiikkaa

Toshiba jatkaa FFSA-konseptin tukemista kehittämällä uusia IP-lohkoja, jotka tarjoavat vahvan tuen muun muassa muisti- ja verkkolaitteille sekä teollisuuden ja digitaalisen kuvankäsittelyn sovelluksiin. Tärkeimmät toimintalohkot tarjoavat muun muassa metalloinnin avulla konfiguroitavia SRAM-lohkoja, jotka tukevat sekä yksi- että kaksiporttisia SRAM-muisteja, rekistereitä ja ROM-lohkoja. Konsepti sisältää myös monikäyttöisiä I/O-puskureita, jotka tukevat useita eri liitäntästandardeja kuten CMOS, TTL, LVDS, SSTL ja HSTL. Lisäksi tuettuja ovat erittäin nopeat moniprotokollaiset lähetin-vastaanottimet, jotka yltävät 12,5 gigabitin sekuntinopeuksiin linjaa kohti. Ensi vuonna saataville tulevat vieläkin nopeammat lähetin-vastaanottimet, jotka yltävät peräti 28,0 gigabitin sekuntinopeuksiin (Kuva 2). Yhdistämällä saatavilla olevat FFSA-piiriresurssit maineikkaiden IP-toimittajien tuottamiin huippuluokan ohjainlohkoihin, Toshiba tarjoaa FFSA-asiakkailleen käyttövalmiita IP-alijärjestelmiä. Näihin kuuluvat DDR-muistit, PCIe- ja Ethernet-väyläratkaisut sekä eri standardien mukaiset huippunopeat liitännät.

 

Kuva 2. FFSA-konseptin ominaisuudet ja kehityssuunnitelman aikataulu.

Kuva 3. FFSA-konseptissa on hyödynnetty puolijohdeprosessin kehitysaskelten tuomia parannuksia piirien toimintanopeuksissa ja pakkaustiheydessä.

FFSA-toteutus ei tarjoa ainoastaan alhaisempia kustannuksia, vaan myös noin nelinkertaista logiikan tiheyttä FPGA-toteutukseen verrattunua. Tämän ansiosta suunnittelijat voivat toteuttaa useita FPGA-piirejä vaativan suunnitelman yhdellä FFSA-piirillä. Lisäksi FFSA-piirin tehohäviö on tyypillisesti alle kolmasosa toiminnaltaan vastaavasta FPGA-toteutuksesta. Näin suunnittelijat voivat käyttää laitteen teholähteessä hinnaltaan edullisempia komponentteja sekä yksinkertaistaa laitteen lämpösuunnittelua ja jäähdytysratkaisuja. Tämän ansiosta on mahdollista päästä merkittäviin lisäsäästöihin koko toteutuksen materiaalikuluissa (BOM).

Protoja vaivattomasti

Toshiba on laatinut suunnittelijoita varten helpon kasvupolun FPGA:sta FFSA-toteutukseen, jota se tarjoaa nimellä Easy Prototyping. Kuva 4 esittää reaalimaailman esimerkin siitä, miten FPGA-prototyypin tuottaminen ja halutun FFSA-toteutuksen kehittäminen voidaan toteuttaa samanaikaisesti.

Asiakkaat voivat käyttää alijärjestelminä samoja IP-lohkoja, joita Toshiba tarjoaa sekä FPGA-protopiirejä että FFSA-toteutusta varten. Lisäksi kun asiakkaat käyttävät toteutuksessa alijärjestelminä yhtiön IP-kirjaston lohkoja, joiden ympäryslogiikka on tarkoitettu FPGA-protoja varten, tarve ylläpitää rinnakkain kahta eri RTL-koodiversiota voidaan eliminoida. Näin voidaan säästää arvokkaita suunnitteluresursseja. Käyttämällä samoja IP-alijärjestelmiä ja RTL-koodiversioita sekä FPGA- että FFSA-toteutukseen voidaan myös ohjelmistonkehitys aloittaa jo hyvin varhaisessa vaiheessa. FPGA-protoalustalle suunniteltu alatason ohjauskoodi voidaan saumattomasti siirtää FFSA-alustalle heti, kun ensimmäiset piinäytteet ovat saatavilla. Tämän ansiosta asiakkaat voivat saada merkittävää kilpailuetua lopputuotteen tuomisessa markkinoille mahdollisimman nopeasti. Vastaava Easy Prototyping -konsepti on tarjolla myös ASIC-piirien kehitykseen.

Kuva 4a.

Kuva 4b. FPGA-prototyyppi ja vastaava FFSA-toteutus voidaan suunnitella samanaikaisesti.

MORE NEWS

Pieni siru jäähdyttää SSD-levyä yli 30 prosenttia

Piilaaksolainen xMEMS Labs esittelee maailman ensimmäisen SSD:n sisälle rakennetun aktiivisen jäähdytysjärjestelmän. Uusi µCooling-teknologia voi laskea levyjen lämpötilaa jopa 30 prosenttia ilman liikkuvia osia, mahdollistaen paremman suorituskyvyn datakeskuksissa ja ohuissa kannettavissa.

PC-myynti kasvaa, mutta on kaukana huippuvuoden lukemista

Globaali PC-myynti osoitti positiivista kehitystä vuoden 2025 alkupuoliskolla, yllättäen monet analyytikot ja markkinaseuraajat. IDC:n tuoreimman raportin mukaan perinteisten PC-tietokoneiden (pöytäkoneet, kannettavat ja työasemat) toimitusmäärät nousevat arviolta 274 miljoonaan yksikköön tänä vuonna, mikä tarkoittaa 4,1 % kasvua edellisvuoteen verrattuna.

Suomen lennot voidaan jo lähitulevaisuudessa lentää sähköllä

Massachusetts Institute of Technologyn (MIT) tutkijat ovat kehittäneet uudenlaisen natrium-ilma-polttokennon, joka voi varastoida yli kolme kertaa enemmän energiaa painoyksikköä kohden kuin nykyiset litiumioniakut. Tämä läpimurto voi mahdollistaa sähkökäyttöiset lyhyen matkan lennot, ja lisäksi tarjota kevyen ja ympäristöystävällisen energiaratkaisun myös junille, laivoille ja raskaalle liikenteelle.

Merkittävä parannus litium-metalliakuissa

Litium-metalliakut ovat pitkään olleet yksi lupaavimmista teknologioista, jotka voisivat mullistaa energian varastoinnin niin sähköautoissa kuin uusiutuvan energian järjestelmissä. Nyt Korean yliopiston (Korea University, KU) ja Seoul National Universityn tutkijat ovat ottaneet merkittävän askeleen eteenpäin kehittämällä uuden elektrolyyttiadditiivin, joka parantaa huomattavasti litium-metalliakkujen tehokkuutta, käyttöikää ja turvallisuutta.

Tekoäly tuo valheellisen kontrollin teollisuusverkkoihin

Teollisen esineiden internetin (Industrial IoT, IIoT) nopeasti kehittyvässä maailmassa tekoälyyn perustuva päätöksenteko operatiivisissa teknologioissa (OT) on luonut tunteen paremmasta hallinnasta, nopeammasta reagoinnista ja ennakoivasta tehokkuudesta. Tämä tunne kontrollista voi kuitenkin olla vaarallinen harha, kirjoittaa Check Point Softwaren globaalien ratkaisujen arkkitehtuureista vastaava Antoinette Hodes.

Anthropicin uudet mallit tuovat tehokkaamman koodaamisen AWS:lle

Anthropic on julkaissut uudet Claude 4 -sukupolven mallit ja ne ovat nyt saatavilla Amazon Bedrockissa. Claude Opus 4 ja Claude Sonnet 4 -mallien painopiste on erityisesti ohjelmoinnissa, pitkäjänteisessä päättelyssä ja tekoälyagenttien tukemisessa – ja niiden suorituskyky koodauksen tehtävissä on tällä hetkellä markkinoiden kärkeä.

Samsungin Edge näyttää tietä tulevaan

Samsungin uusi Galaxy S25 Edge rikkoo muotoilun rajoja, mutta ohuus tuo mukanaan myös merkittäviä kompromisseja. S-sarjan ohuin laite on vain 5,8 mm paksu ja painaa vain 163 grammaa, kaikkea ei voi saada samaan pakettiin.

Tamperelainen VLSI Solution yhdisti Linuxin ja RISC-V:n audioprosessorissa

Tampereella toimiva VLSI Solution on julkistanut uuden piirisarjan, joka yhdistää Linux-käyttöjärjestelmän, avoimen RISC-V-suorittimen ja reaaliaikaisen DSP-prosessorin samaan siruun. Uusi VSRVES01-piiri on suunniteltu erityisesti verkkoäänisovelluksiin ja IoT-laitteisiin, joissa tarvitaan sekä tehokasta signaalinkäsittelyä että joustavaa ohjelmistoalustaa.

Nokia kiihdyttää kotien Wi-Fi-verkot 9,4 gigabittiin

Nokia tuo markkinoille kaksi uutta Wi-Fi 7 -reititintä, jotka lupaavat ennennäkemätöntä nopeutta ja kattavuutta kotiverkkoihin. Malliston lippulaiva, Beacon 9, yltää jopa 9,4 gigabitin sekuntinopeuksiin.

Infineon vie galliumnitridin avaruuteen

Infineon Technologies on julkaissut uuden sukupolven säteilyä kestävät GaN- eli galliumnitridi-transistorit, jotka on valmistettu yhtiön omalla tehtaalla CoolGan-teknologiaan pohjautuen. Uutuustuotteet on suunniteltu kestämään avaruuden vaativia olosuhteita, ja yksi niistä on ensimmäinen täysin sisäisesti valmistettu GaN-laite, joka on saavuttanut Yhdysvaltain puolustuslogistiikkaviraston (DLA) myöntämän JANS.

Modeemeissa on eroja

Apple on ottanut ison askeleen irtautuessaan Qualcommin modeemeista ja julkaissut ensimmäisen oman 5G-modeeminsa, C1:n, iPhone 16e -mallin yhteydessä. Vaikka siirtymä tuo Applen laite- ja ohjelmistosuunnittelun entistä tiiviimmin yhteen, tuoreiden testien valossa Qualcommin modeemit tarjoavat edelleen parempaa suorituskykyä erityisesti nopeuden osalta.

Yokogawa istutti datankeruunsa PC:n kylkeen

Mittaus- ja testausyritys Yokogawa Test & Measurement on julkaissut uuden SL2000 High-Speed Data Acquisition Unit -laitteen, joka tuo perinteisen ScopeCorderin tehon suoraan PC:n ohjaukseen. Käytännössä kyse on siitä, että aiemman DL950:n ydin on siirretty PC-pohjaiseen järjestelmään, ilman omaa näyttöä, mutta varustettuna tehokkaalla datansiirrolla ja kehittyneillä ohjelmistoilla.

Oikein tehtynä jokainen NFC-liitos on erittäin turvallinen

NFC-teknologia (Near Field Communication) on jo pitkään mahdollistanut langattoman, nopean ja helppokäyttöisen yhteyden esimerkiksi maksutilanteissa, älylaitteiden yhdistämisessä ja tuotteiden tunnistamisessa. Viime vuosina turvallisuusnäkökulma on noussut keskiöön, ja oikein toteutettuna NFC-yhteydestä voi tulla paitsi vaivaton myös erittäin turvallinen.

Läpimurto akkuteknologiassa – litiumionien liike paranee 30 prosenttia

Tutkijat Münchenin teknillisestä yliopistosta (TUM) ovat kehittäneet uuden materiaalin, joka mahdollistaa litiumionien liikkeen yli 30 prosenttia aiempaa nopeammin. Kyseessä on maailmanennätys ionien johtavuudessa ja samalla merkittävä askel kohti tehokkaampia ja turvallisempia kiinteäakkuja.

OnePlus ottaa tietoisen riskin: tilakytkin vaihtuu monitoiminappiin

OnePlus on päättänyt luopua yhdestä tunnistettavimmista ominaisuuksistaan eli fyysisestä Alert Slider -tilakytkimestä ja korvata sen uudella ohjelmoitavalla Plus Key -painikkeella. Muutos on osa yhtiön uutta tekoälystrategiaa, jonka keskiössä on ”käyttäjäkohtaisesti mukautuva älykkyys”.

Nokia tappaa kuparin kuluttajien yhteyksistä

Nokian eilen julkistaman uuden 25G PON -linjakortin voi sanoa merkitsevän kuparikaapelointiin perustuvien kuluttajalaajakaistojen lopun alkua. Yhtiön mukaan uutuus tuo todelliset 10 gigabitin yhteydet koteihin kustannustehokkaasti. Tämä tekee kupariyhteyksistä teknisesti ja taloudellisesti vanhentuneita.

Xiphera palkittiin laitepohjaisesta salauksestaan

Suomalainen Xiphera on voittanut arvostetun ECSO STARtup Award 2025 -palkinnon Euroopan kyberturvallisuusjärjestön järjestämässä kilpailussa Haagissa. Palkinto myönnettiin yrityksen huippuluokan laitteistopohjaisista kryptografiaratkaisuista, jotka tarjoavat korkean turvallisuustason kriittisille toimialoille, kuten energia-, puolustus- ja tietoliikennesektorille.

Jokainen pörssiasiakas on 65,1 metrin kuituyhteyden päässä

Pörssikauppa Pohjoismaissa toimii yhä tarkasti säädellyissä olosuhteissa, vaikka teknologia loikkaa pilveen. Nasdaqin ja AWS:n huhtikuussa julkistama yhteistyö vie markkinainfrastruktuurin uudelle aikakaudelle, mutta yksi asia pysyy: jokaisella kaupankäyntiosapuolella on edelleen yhtä pitkä matka pörssijärjestelmään – kirjaimellisesti.

Siirtyminen 22 nanometriin on Silicon Labsille iso askel

Silicon Labs on julkistanut uuden sukupolven järjestelmäpiirit (SoC), jotka merkitsevät merkittävää teknologista harppausta yhtiön historiassa. Uudet Series 3 -piirit, SiXG301 ja SiXG302, valmistetaan edistyksellisellä 22 nanometrin valmistustekniikalla, mikä parantaa huomattavasti suorituskykyä, energiatehokkuutta ja integroitavuutta aiempiin sukupolviin verrattuna.

Arm-pohjainen prosessori pidentää selvästi läppärin käyttöikää

Uuden sukupolven kannettavat tietokoneet hyötyvät nyt merkittävästi Arm-pohjaisten prosessoreiden energiatehokkuudesta. HP:n uusimmat OmniBook 5 -sarjan mallit osoittavat, että kannettavan akunkesto voi yltää jopa 34 tuntiin. Tämä tarkoittaa useita päiviä tavallisessa käytössä ilman lataustarvetta.

3D-tulostus on tie kestävään elektroniikkavalmistukseen

ETN - Technical articlePerinteinen elektroniikan valmistus perustuu prosesseihin, jotka johtavat usein materiaalihävikkiin, korkeisiin työkalukustannuksiin ja merkittäviin varastointikuluihin. Viime vuosina lisäävä valmistus (additive), erityisesti 3D-tulostus, on kuitenkin alkanut nousta varteenotettavaksi vaihtoehdoksi elektroniikan valmistuksessa, sillä se tarjoaa lisää suunnittelun joustavuutta sekä mahdollisia ympäristö- ja taloudellisia etuja.

Lue lisää...

Tekoäly tuo valheellisen kontrollin teollisuusverkkoihin

Teollisen esineiden internetin (Industrial IoT, IIoT) nopeasti kehittyvässä maailmassa tekoälyyn perustuva päätöksenteko operatiivisissa teknologioissa (OT) on luonut tunteen paremmasta hallinnasta, nopeammasta reagoinnista ja ennakoivasta tehokkuudesta. Tämä tunne kontrollista voi kuitenkin olla vaarallinen harha, kirjoittaa Check Point Softwaren globaalien ratkaisujen arkkitehtuureista vastaava Antoinette Hodes.

Lue lisää...

 

Tule tapaamaan meitä tulevissa tapahtumissamme.
R&S-seminaareihin saat kutsukirjeet ja uutiskirjeet suoraan sähköpostiisi, kun rekisteröidyt sivuillamme.
 
R&S -seminaari: Calibration
Tampereella 22.5.2025 (rekisteröidy)
 
R&S -seminaari: Aerospace & Defence Testing
Tampereella 5.6.2025. Tiedustelut asiakaspalvelu@rohde-schwarz.com
 

 

LATEST NEWS

NEW PRODUCTS

 
 
article