Nova serija PolarFire

Microsemi nadaljuje razvoj znotraj Microchipa z novim tempom. Tako smo priča novi verziji njihovega razvojnega okolja Libero v verziji 12.0. Ta prinaša običajne izboljšave ( hitrejša implementacija, večja izraba gradnikov, višje hitrosti, nižja poraba ipd). Številke so relativne in se gibljejo od deklarirane 60% večje hitrosti, 25% boljšega izkoristka vezja in 18% nižje porabe do 4% boljših skupnih rezultatov za tipičen večji design.

Slika 1: PolarFire modeli

Kaj točno to pomeni, je očitno odvisno od konkretnega designa. Zanimivejša je podpora novim članom PolarFire serije in izkoriščanje dane infrastrukture na PolarFire MPF100//200T/300T čipih za učinkovito implementacijo “soft-ip” štirih RISC-V64GC jeder ( 64-bit, integer DIV/MUL, atomics, FP single/double, kompresija ukaznega nabora) in enega pomožnega RISC-V64IMAC( 64-bit, integer ISA, integer MUL/DIV,atomics, kompresija ukaznega nabora), ki je namenjeno režijskim nalogam.

Slika 2: blok shema PolarFire serije

Vsa jedra imajo dostop do 128KB boot FLASH in “secure boot” pomnilnika, L2 predpomnilnika, zunanjega DDR4/LPDDR4 pomnilnika, I/O vmesnikov in FPGA programabilne infrastrukture. Na voljo je tudi razhroščevalna infrastruktura z do 50 prekinitvenimi točkami, nadzorom AXI vodila, sledenjem ukazov in posebnim števci dogodkov.

Microsemi pravi, da je PolarFire zasnovan na 28nm procesu in optimiziran za srednje zahtevne designe velikosti od 100 do 500 tisoč logičnih celic in hitrimi serijskimi SERDESi za hitrosti do 12,7 Gbps. Pravijo, da imajo pri vseh dovoljenih prenosnih hitrostih SERDES-ov 3-10x nižjo porabo od konkurečnih rešitev. Serija ponuja do 6 SERDES kanalov in do 24 hitrih prenosnih paric.

Ostale I/O linije dovoljujejo hitrosti do 1,6 Gbps. Vgrajeni “trdni IP” obsega SERDES module/PCIe endpoint/root, DDR PHY in kripto procesor.

Nenazadnje, PolarFire je ena redkih FPGA serij, ki ni zasnovana na SRAM, temveč na FLASH celici. To pomeni, da ne konfiguriramo posebnega FLASH pomnilnika, katerega vsebina bi se ob vklopu skopirala na čip, temveč je FLASH na samem čipu in neposredno krmili logiko. To ima lahko prednosti in slabosti. Slabost je ta, da ne moremo čipa poljubno prekonfigurirati, ne da bi sprogramirali FLASH. To je lahko pomembno za designe, kjer rekonfiguriramo čip med delom ali kjer to potrebujemo med razvojem.

Prednost je ta, da je čip funkcionalen praktično takoj po vklopu, da ima na ta račun nižjo porabo in da je bolj odporen tako na ionizacijsko sevanje kot na nevtrone.

Poleg tega ima PolarFire tako kripto procesor kot posebno kripto zaščito, ki zagotavlja varnost pred nepooblaščenim vpogledom in posegom v postopek konfiguracije od izvira do samega čipa. Ravno tako lahko konfiguracijski vir identificira in identificira vsak posamezni čip. Tako lahko učinkovito zavarujemo intelektualno lastnino tudi v okoljih, kjer tovrstne varnosti sicer ne moremo zagotoviti. Čipi poleg serijske številke vsebujejo tudi pred programirane tajne simetrične in asimetrične ključe in X.509 javni certifikat. Certifikat izda in digitalno podpiše Microsemi na čipih, ki pridejo skozi testiranje. Tako med drugim lahko preverimo pristnost in ustreznost vsake komponente in zapremo možnost, da bi se na trgu pojavili sicer zavrženi primerki ali celo popolnoma tuji ponaredki.

Microsemi pravi, da se proces začne že v proizvodnem procesu na sami osnovni silicijevi rezini in tako drži nadzor nad proizvodnim procesom od začetka izdelave čipa skozi proizvodni proces tako čipa kot same naprave, v katero je vdelan in pozneje skozi delo naprave.

Microsemi izkorišča same naključne variacije v proizvodnem procesu za to, da dobi vsak čip lasten digitalni podpis in tako tudi sledljivost.

Poleg tega dajejo poseben poudarek na zaščito proti kopiranju IP vsebin. Te so že tako bolje varovane kot na povprečnem FPGAju, ki ga je treba ob vklopu konfigurirati, pa vendar to samo zase ni dovolj. Zato ima PolarFire implementirano PUF (Physically Uncloneable Function) pod imenom Quiddykey-Flex.

Tako kot vsi ostali na FPGA trgu, je tudi Microsemi našel svoje niše. Xilinx dominira na najvišjih delih trga, Altera mu sledi, Lattice zelo uspešno pokriva najnižje dele, Microsemi pa se je usmeril predvsem v modele, ki ponujajo posebne funkcije, največkrat povečano odpornost na sevanje in varnostne sklope za odpravljanje napak. Tako je tudi s PolarFire serijo.

Slednja ima 20 kbitne RAM bloke, ki imajo SECDED funkcijo (odprava enobitnih napak in zaznava dvobitnih). Podobni prijemi so tudi v drugih delih vezja.

Cene za kos na majhno količino se na Digikey-u ta trenutek gibljejo od $150 do $670 za čip, seveda pa so te cene pri količinah ponavadi veliko nižje.

Vir: https://www.microsemi.com