logotypen
 
 

IN FOCUS

Seuraava autosi ajaa Ethernetillä

Autoteollisuus on siirtymässä yhteen Ethernet-pohjaiseen selkärankaan. Tämä muutos mahdollistaa ajoneuvojen jakamisen "vyöhykkeisiin", joista kukin voi kommunikoida tehokkaasti keskitetyssä laskentaympäristössä IP-pohjaisen ja yleisesti käytössä olevan Ethernet-verkon kautta.

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

Googlen Chromecast-sekoilu on malliesimerkki siitä, miten ei pidä toimia

Jos kuulut niiden miljoonien käyttäjien joukkoon, joilla on televisionsa kyljessä vanha toisen polven Chromecast-laite, et ole saanut toistettua ruudullasi mitään striimattavaa lähes viikkoon. Google ei ole vielä kertonut tarkkaan, mistä ongelmat johtuvat, mutta moka on osoittautumassa todella noloksi hakujätin kannalta.

Euroopan nousu alkaa vuoden lopulla

Elektroniikkakomponenttien markkinat ovat olleet haastavassa tilanteessa viime vuosina, mutta valoa näkyy jo tunnelin päässä. Mouserin markkinointijohtaja Kevin Hess arvioi Nürnbergin Embedded World -messuilla, että Euroopan markkinat alkavat toipua loppupuolella ja kasvu kiihtyy vuonna 2026.

Nvidia vie jo yli seitsemän dollaria sadasta

Nvidia jatkaa huimaa nousuaan puolijohdemarkkinoilla, kun tekoälypiirien kysyntä kasvaa ennätyslukemiin. Yrityksen markkinaosuus on kolminkertaistunut neljässä vuodessa ja noussut 7,3 prosenttiin, samalla kun kilpailijat Samsung ja Intel kamppailevat asemistaan.

Silicon Labs kutisti Bluetooth-piirin

Teksasilainen Silicon Labs on esitellyt uuden BG29-sarjan BLE-piirit, jotka tuovat suuren laskentatehon ja laajan liitettävyyden entistä pienempiin laitteisiin. Uutuuspiiri on suunnattu erityisesti terveydenhuollon laitteisiin, paikannusjärjestelmiin ja akkukäyttöisiin sensoreihin, joissa koko ja virrankulutus ovat kriittisiä tekijöitä.

Elon Musk puhui omiaan X-alustaan kohdistuneesta kyberhyökkäyksestä

Elon Musk väitti, että X-alustaan (entinen Twitter) kohdistuneiden kyberhyökkäysten taustalla olisi Ukraina, mutta asiantuntijat kiistävät väitteen ja pitävät sitä harhaanjohtavana. Check Point Researchin mukaan hyökkäyksistä vastaa pro-Palestiinalainen hakkeriryhmä Dark Storm Team, joka on erikoistunut palvelunestohyökkäyksiin (DDoS) ja muihin kyberhyökkäyksiin.

Kännyköihin tulee energiamerkintä

Juhannuksen jälkeen myytävissä kännyköissä ja tableteissa täytyy olla energiamerkintä. Kyse on EU:n ekosuunnitteluvaatimuksista, jotka tulevat voimaan 20.6.2025. Tarkoituksena on pidentää kännyköiden ja tablettien käyttöikää, lisätä niiden kestävyyttä ja vähentää sähkön kulutusta. Lisäksi tuotteita pitää pystyä entistä paremmin korjaamaan ja niiden ohjelmistoja päivittämään aiempaa pitempään. 

Maailman pienin mikro-ohjain sopii reilun neliömillin tilaan

Texas Instruments on julkaissut maailman pienimmän mikro-ohjaimen, joka mahdollistaa entistä kompaktimmat ja monipuolisemmat sulautetut järjestelmät. Uusi MSPM0C1104-mikro-ohjain vie piirilevyllä vain 1,38 mm² tilaa, mikä on 38 % vähemmän kuin markkinoiden aiemmilla pienimmillä ohjaimilla.

AMD tuo jopa 192 ydintä sulautettuihin

AMD esitteli Nürnbergin Embedded World -messuilla uudet viidennen sukupolven EPYC Embedded -prosessorit. EPYC Embedded 9005 -sarjan prosessorit on suunniteltu erityisesti sulautettuihin sovelluksiin, tarjoten huippuluokan suorituskykyä ja energiatehokkuutta verkko-, tallennus- ja teollisuuskäyttöön.

IoT-moduulien määrä kasvaa, uusi RedCap-tekniikka tekee tuloaan

Globaalien mobiiliverkkoon liitettävien IoT-moduulien toimitukset kasvoivat vuonna 2024 kymmenen prosenttia verrattuna edellisvuoteen, elpyen vuoden 2023 laskusuhdanteesta. Counterpointin tilastojen mukaan Kiina johti markkinoiden elpymistä, kun taas Intia oli ainoa muu maa, jossa kasvu jatkui. Intian kehitys johtui erityisesti älymittareiden ja seurantateknologioiden laajasta käyttöönotosta.

Kiinalainen takaportti osoittautui uutisankaksi

Maailmalla levisi kulovalkean tavoin uutinen siitä, että kiinalainen Espressif olisi ujuttanut takaportin jopa miljardiin markkinoilla olevaan Bluetooth-piiriinsä. Laineiden vähän laskettua voidaan todeta, että kyse on suurimmalta osin uutisankasta.

Lisää analogiatehoa ja älyä 32-bittiseen PIC-ohjaimeen

Microchip julkisti Nürnbergin Embedded World -messuilla uuden PIC32A-mikro-ohjainperheen vastatakseen korkean suorituskyvyn ja matemaattisesti vaativien sovellusten kasvavaan kysyntään eri teollisuudenaloilla. Uudet PIC32A-ohjaimet laajentavat yhtiön jo ennestään vahvaa 32-bittisten ohjainten valikoimaa ja tarjoavat kustannustehokkaita ja suorituskykyisiä ratkaisuja ajoneuvo-, teollisuus-, kuluttaja-, tekoäly- (AI/ML) ja terveysteknologiasovelluksiin.

Moniytimisiä sulautettuja helpommin ja tehokkaammin

Sulautettujen järjestelmien kehittäminen moniytimisille ja heterogeenisille prosessoreille on entistä helpompaa ja tehokkaampaa Analog Devicesin uuden CodeFusion Studio -työkalun avulla. Yhtiö julkisti ratkaisun osana laajennettua kehitysympäristöään, jonka tavoitteena on nopeuttaa tuotekehitystä ja varmistaa datan eheys sulautetuissa järjestelmissä.

Rust tulee autoissa C:n ja C++-koodin rinnalle

Ohjelmointikieli Rust ottaa merkittävän askeleen kohti laajempaa käyttöä autojen järjestelmissä. Saksalainen HighTec EDV-Systeme GmbH ja hollantilainen Solid Sands B.V. ovat ilmoittaneet strategisesta yhteistyöstään, jonka tavoitteena on tuoda Rust-kirjastojen turvallisuussertifiointi autoteollisuuteen. Yhteistyön myötä Rustin käyttö autojen sulautetuissa järjestelmissä saa vahvemman jalansijan, mikä voi syrjäyttää perinteiset C- ja C++-kielet tietyissä sovelluksissa.

DeepSeek-tekoälymallikin voidaan murtaa

Ohjelmistomurroissa yleistä jailbreak-menetelmää on sovellettu myös DeepSeek-tekoälymallin kanssa. Tämän myötä tekoälyä voidaan hyödyntää sopimattoman ja kielletyn materiaalin kanssa, minkä seuraukset voivat olla hyvinkin vaarallisia. Tietoturvayhtiö Palo Alton tutkimusyksikkö Unit 42 lisää, että tekoälyn murtaminen osoittautui yllättävän helposti ilman erityistä osaamista.

Avnetin Tria debytoi Embedded Worldissa

Avnet Embedded nimettiin Triaksi viime kesänä, ja nyt yhtiö esiintyy ensimmäistä kertaa uudella nimellään Embedded World 2025 -messuilla Nürnbergissä. Tria Technologies esittelee tapahtumassa ensimmäisen COM-HPC Mini -formaattiin perustuvan moduulinsa. Tria HMM-RLP tuo huipputason suorituskyvyn ja joustavan liitettävyyden erittäin pieneen tilaan.

Tutkimus selvitti: fitness-rannekkeet mittaavat epätarkasti

Fitness-rannekkeet ovat suosittuja terveysteknologian laitteita, joiden väitetään tarjoavan tarkkaa tietoa käyttäjiensä aktiivisuudesta ja terveydestä. Tuore tutkimus kuitenkin osoittaa, että näiden laitteiden tarkkuus jää vain kohtalaiselle tasolle. Wellnesspulse-tutkimusryhmä analysoi 45 tieteellistä tutkimusta ja yli 160 datapistettä, ja tulokset paljastavat, että keskimäärin fitness-rannekkeiden mittaustarkkuus on vain 67,40 %.

JUMPtec palaa Intelin Ultralla

Legendaarinen sulautettujen järjestelmien brändi JUMPtec tekee paluun Intel Core Ultra -prosessoreilla varustetulla COM Express -moduulilla. Nykyinen Kontronin tytäryhtiö esittelee Nürnbergin Embedded World -messuilla COM Express Basic Type 6 -moduulia, joka perustuu Intelin uusimpaan Core Ultra -prosessorisarjaan.

Autojen RISC-V saa nyt vauhtia

RISC-V-arkkitehtuuri tekee vahvaa tuloa autoihin, ja kehitystyö saa nyt lisää vauhtia. Infineon Technologies esitteli viime viikolla ensimmäiset RISC-V-pohjaiset prosessorinsa autoihin, ja nyt TASKING ilmoittaa tukevansa Infineonin uutta autojen järjestelmien RISC-V -virtuaaliprototyyppiä. Tämä mahdollistaa ohjelmistokehityksen jo ennen varsinaisen raudan valmistumista, mikä nopeuttaa ja tehostaa uusien autojärjestelmien kehitystä.

Tunnelin päässä näkyy jo valoa

Euroopan elektronisten komponenttien jakelumarkkinat ovat olleet laskusuhdanteessa, mutta nyt merkit viittaavat tasaiseen elpymiseen vuonna 2025, sanoo Mike Slater, DigiKeyn globaalin liiketoiminnan kehitysjohtaja. ETN kysyi Slaterilta tämän hetken markkinanäkymistä.

Renesas haluaa tehostaa elektroniikkasuunnittelua

Renesas Electronics ja Altium ovat esitelleet uuden Renesas 365 -alustan, joka yhdistää puolijohdevalmistuksen ja piirikorttisuunnittelun saumattomaksi kehitysympäristöksi. Alustan tavoitteena on nopeuttaa elektroniikkajärjestelmien suunnittelua ja elinkaaren hallintaa, vähentää manuaalisia prosesseja sekä yhdistää hajanaiset kehitystiimit yhdeksi digitaaliseksi kokonaisuudeksi.

Lämpöpumput vaativat optimoituja ratkaisuja

Lämpöpumpusta on tullut ensisijainen valinta vähähiiliseen lämmitykseen ja ilmastointiin. Korkean hyötysuhteensa ansiosta se tarjoaa huomattavasti tehokkaamman lämpötilansäädön kotiin ja toimistoon kuin perinteiset järjestelmät, kuten kaasukattilat. Sen tehokkain käyttö edellyttää kuitenkin optimointia.

Lue lisää...

Trumpin tariffisekoilu aiheuttaa ongelmia puolijohdealalla

Puolijohdealan markkinoita seuraavan SourceAbilityn mukaan Yhdysvaltain presidentti Donald Trumpin uusimmat tariffisuunnitelmat voivat aiheuttaa merkittäviä häiriöitä globaalissa puolijohdetoimitusketjussa. Trumpin hallinto on ehdottanut 25 prosentin tai korkeampia tulleja useille avaintuotteille, mukaan lukien puolijohteet, mikä on herättänyt huolta alan yrityksissä ja talousasiantuntijoissa.

Lue lisää...

 

Tule tapaamaan meitä tulevissa tapahtumissamme.
R&S-seminaareihin saat kutsukirjeet ja uutiskirjeet suoraan sähköpostiisi, kun rekisteröidyt sivuillamme.
  
R&S -koulutus: RF Mittaustekniikan 2-päiväinen koulutus (huom. maksullinen)
Vantaalla 12.-13.3.2025
Ilmoittautuminen: RF Mittaustekniikka - Rohde & Schwarz Finland Oy

RF Sampo /  RF Summit
Oulun Yliopisto (Saalastinsali): 19.3.2025
L
isätietoja täällä.
 
R&S -seminaari: 5G Advanced & Beyond
Oulussa 13.5.2025
Espoossa 14.5.2025
 
R&S -seminaari: Calibration
Tampereella 22.5.2025

Seminaareihin ilmoittautuminen ja tiedustelut:
asiakaspalvelu@rohde&schwarz
 

 

LATEST NEWS

NEW PRODUCTS

 

ETNinsta

THIS SPACE TEMPORARILY LEFT BLANK
 
article