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

Koko 5G-tukiasema toteutettiin ensimmäistä kertaa x86-kortilla

5G-tekniikassa on saavutettu merkittävä virstanpylväs, kun SolidRun ja Amarisoft julkistivat maailman ensimmäisen täysin toimivan 4G/5G-tukiaseman, joka toimii sulautetulla x86-pohjaisella tietokonekortilla. Ratkaisu hyödyntää SolidRunin AMD Ryzen Embedded V3000 -pohjaista COM-moduulia (Com Express Type 7) ja HoneyComb-alustaa, jotka tarjoavat operaattoritason suorituskyvyn kompaktissa muodossa.

AMD tuo kovinta suorituskykyä työasemiin, mutta hinta nousee taivaisiin

AMD on virallisesti julkistanut uuden Ryzen Threadripper PRO 9000 WX -sarjan, joka tuo huipputehokkaan Zen 5 -arkkitehtuurin vaativaan työasemamarkkinaan. Sarjan kärkimalli tarjoaa ennennäkemätöntä suorituskykyä – mutta myös lähes 12 000 dollarin hinnan.

ADI tuo koneoppimismallit sulautettuihin laitteisiin helposti

Analog Devices on julkaissut yhteistyössä teknologiayritys Antmicron kanssa uuden työkalun, joka tekee koneoppimismallien kehittämisestä ja käyttöönotosta sulautetuissa järjestelmissä huomattavasti yksinkertaisempaa. Uusi AutoML for Embedded -ratkaisu on nyt saatavilla avoimen lähdekoodin Kenning-kehyksen osana.

Ansys-jättikauppa valmistui – Synopsysin asiakkaille isoja etuja

Synopsys on saattanut päätökseen yli 35 miljardin dollarin Ansys-yrityskaupan, joka mullistaa elektroniikan ja järjestelmien suunnittelun tarjoamalla asiakkaille laajennetun työkalupaletin siruista kokonaisjärjestelmiin.

Suomi ei enää 5G-kärjessä – Ooklan raportti paljastaa yllättäviä eroja Euroopassa

Tuore Ooklan raportti maalaa yllätyksellisen kuvan Euroopan 5G-tilanteesta: perinteisesti mobiiliteknologian etulinjassa kulkenut Suomi ei enää yllä kärkisijoille 5G-peitossa. Sen sijaan Tanska, Ruotsi ja Sveitsi johtavat nyt kattavuustilastoja, kun taas Suomi jää alle EU:n keskiarvon.

AFE-tehopiireissä ratkaisee oikea tasapaino

ETN - Technical articleAnalogisen etupään (AFE) valinta on keskeinen osa tehosovelluksen suunnittelua. Valinta on usein tasapainottelua suorituskyvyn, kustannusten ja toteutuksen monimutkaisuuden välillä – integroidusta SoC-ratkaisusta aina erilliskomponentteihin asti.

Kiina rajoittaa sähköautojen akkuteknologioiden vientiä länteen

Peking on ilmoittanut uusista rajoituksista, jotka vaikeuttavat keskeisten sähköautojen akkuteknologioiden siirtoa ulkomaille. Kiinan kauppaministeriön mukaan kahdeksan avainteknologian vienti — mukaan lukien sähköautojen edullisiin akkuihin liittyvät ratkaisut — edellyttää jatkossa valtion myöntämää vientilupaa. Päätös tuli voimaan välittömästi. Asiasta raportoi NY Times -lehti.

OnePlussan uusi myyntitykki tulee vaikeille markkinoille

Maailmanlaajuinen älypuhelinmarkkina kasvoi vaivaisen prosentin vuoden 2025 toisella neljänneksellä, kertoo tutkimusyhtiö IDC. Taloudellinen epävarmuus, Kiinan heikko kysyntä ja inflaatio painavat erityisesti halvempien Android-puhelinten myyntiä. Näissä oloissa OnePlus tuo markkinoille uuden Nord CE5 -mallinsa – edullisen, mutta ominaisuuksiltaan yllättävän kovan laitteen.

Kaapeli haastaa kuidun – suomalainen Teleste kehityksen kärjessä

Teleste ja VodafoneZiggo rakentavat ensimmäistä suuren mittakaavan DOCSIS 4.0 -verkkoa Euroopassa 1.8 GHz -taajuusteknologialla. Uusi ratkaisu tuo kaapeliverkoille kuituyhteyksien kaltaisen suorituskyvyn.

Tältä muistitikulta ei voi varastaa dataa

Kingston on julkaissut maailman ensimmäisen FIPS 140-3 Level 3 -sertifioidun ja TAA-yhteensopivan USB-muistitikun. Uusi IronKey D500S nostaa tietoturvan uudelle tasolle ja tekee luvattomasta pääsystä tallennettuun dataan käytännössä mahdotonta. Laite on suunniteltu erityisesti viranomaisille, puolustussektorille ja kaikille organisaatioille, jotka käsittelevät erittäin arkaluontoista tietoa.

Testaus vie kohti globaaleja 5G-verkkoja

Mittauslaitevalmistaja Anritsu on vahvistanut 3GPP Release 17 -standardin mukaiset NR NTN -testitapaukset 5G NR -mobiililaitteiden testausalustallaan ME7834NR. Testit on hyväksytty 3GPP:n RAN5-työryhmässä, joka vastaa radioteknologioiden testausmäärityksistä.

Kuivaelektrodilla kaksinkertainen kapasiteetti akkuun

Adelaiden yliopiston tutkijat ovat onnistuneet kehittämään uudenlaisen kuivaelektrodin sinkki-jodiakkuun, joka tuottaa yli kaksinkertaisen suorituskyvyn perinteisiin litiumioni- ja jodiakkuihin verrattuna. Kyseessä on merkittävä edistysaskel erityisesti uusiutuvan energian varastointiin ja sähköverkon tasapainottamiseen.

Merkittävä läpimurto kondensaattoreissa

Japanilainen Murata on saavuttanut merkittävän teknologisen läpimurron kondensaattoriteknologiassa. Yhtiö on käynnistänyt maailman ensimmäisen massatuotannon 47 mikrofaradin (μF) monikerroksisista keraamisista kondensaattoreista (MLCC) ultrakompaktissa 0402-tuuman koossa (1,0 × 0,5 mm).

NI yhdisti 14 instrumenttia opiskelijoiden mittauslaboratorioon

NI:n nykyään omistava Emerson on julkistanut uuden NI Digilent Analog Discovery Studio Max -laboratoriolaitteen, joka yhdistää peräti 14 mittaus- ja testausinstrumenttia yhteen kannettavaan yksikköön. Opetuskäyttöön suunniteltu laite on kehitetty helpottamaan elektroniikan ja mittaustekniikan opetusta sekä luokkahuoneessa että etäympäristöissä.

Samsung siirtymässä piihiiliakkuihin?

Samsung on tiettävästi ostanut yhdysvaltalaisen Group14 Technologiesin 4,5 miljardilla dollarilla. Kauppa viittaa vahvasti siihen, että yhtiö on vihdoin siirtymässä uuteen aikakauteen mobiililaitteiden akkuteknologiassa – kohti piihiiliakkuja.

Fold 7 on Samsungilta napakymppi

Samsung on esitellyt jo seitsemännen polven taivuteltavat Fold- ja Flip-mallinsa. Yhtiössä on nyt kuunneltu käyttäjiä tarkalla korvalla ja erityisesti Fold 7:ssa on tehty iso hyppäys eteenpäin. Aiempaa selvästi ohuempi laite on näytöltään leveämpi ja pitää sisällään lähes kaiken Galaxy S25 Ultran raudan. Tuloksena on mahdollisesti paras Android-laite koskaan. Toki myös Samsungin historian kallein älypuhelin.

Qt:n havittelema IAR tukee avointa Zephyriä

Suomalaisen Qt Groupin ostokohteena oleva ruotsalainen IAR laajentaa työkalutukeaan sulautettujen järjestelmien kehittäjille. Yhtiö ilmoitti tiistaina tarjoavansa täyden tuotantovalmiin tuen avoimen lähdekoodin Zephyr RTOS -käyttöjärjestelmälle osana IAR:n Arm-työkalupaketin versiota 9.70.

VTT vetämään EU:n kvanttiprosessorien valmistushanketta

Euroopan unioni on valinnut VTT:n koordinoimaan laajaa eurooppalaista hanketta, jonka tavoitteena on kehittää suprajohtavien kvanttiprosessorien valmistusteknologioita. SUPREME-pilottilinjaksi nimetty hanke tuo yhteen 23 huipputoimijaa kahdeksasta EU-maasta, ja sen on määrä käynnistyä vuoden 2026 alussa.

OnePlus Nord 5 on tehokas paluu juurille

OnePlussan Nord-mallisto on ollut alusta lähtien yrityksen vastaus niille käyttäjille, jotka kaipaavat huippuluokan ominaisuuksia, mutta ilman lippulaivahintaa. Uusi OnePlus Nord 5 jatkaa tätä perinnettä vakuuttavasti, ja tekee sen paikoin paremmin kuin kalliimmat kilpailijansa.

Älykäs sähköverkko vaatii äärimmäisen tarkkaa ajastusta

ETN - Technical articleÄärimmäiset sääilmiöt, uusiutuvan energian vaihteleva tuotanto ja kasvava energiankysyntä haastavat perinteiset sähköverkot ennennäkemättömällä tavalla. Vastaus tähän haasteeseen on älykäs sähköverkko – ja sen toimintavarmuuden ytimessä ovat SiTimen edistyneet MEMS-ajoitusratkaisut. Tässä artikkelissa pureudutaan siihen, miksi tarkka ajoitus on elintärkeää modernissa sähköinfrastruktuurissa.

article