ICE (FPGA) - ICE (FPGA)

лед это торговая марка, используемая для семейства маломощных ПЛИС произведено Решетчатый полупроводник. Детали этого семейства продаются под девизом «Самая маленькая в мире ПЛИС» и предназначены для использования в портативных устройствах и устройствах с батарейным питанием (например, мобильные телефоны ),[1] где они бы привыкли разгрузить задачи из основного процессор или же SoC. Таким образом, главный процессор и его периферийные устройства может перейти в состояние низкого энергопотребления или полностью отключиться, что потенциально увеличивает срок службы батареи.

Lattice получил бренд iCE в рамках приобретения в 2011 году компании SiliconBlue Technologies.

История

Корпорация SiliconBlue Technologies
Частный
ПромышленностьИнтегральные схемы
СудьбаПриобретено Решетчатый полупроводник
Основан12 апреля 2005 г. (2005-апрель-12)[2]
Учредители
  • Капил Шанкар (ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР)
  • Джек Пэн (Технический директор)
  • Эндрю Чан (Вице-президент по проектированию)
  • Джон Биркнер (Определение продукта)
Несуществующий9 декабря 2011 г. (2011-Декабрь-09)
Штаб-квартира
Санта-Клара, Калифорния
,
Соединенные Штаты[2]
ТоварыПЛИС
Интернет сайтwww.siliconbluetech.com (архивная копия с 2012 г.)

Бренд iCE изначально использовался Корпорация SiliconBlue Technologies, бывший Санта-Клара, Калифорния -основан басни дизайнер интегральные схемы. SiliconBlue был запускать основан в 2005 году бывшими сотрудниками Actel, AMD, Решетка, Монолитные воспоминания, и Xilinx.[2][3] Наиболее заметным среди основателей был Джон Биркнер, один из изобретателей программируемая логика массива.[4]

В 2006 году SiliconBlue был профинансирован $ 16 миллионов в «Серия А» капитал,[5] а в июне 2008 года анонсировала серию устройств iCE65 L. Устройства должны были быть сфабрикованный на TSMC с 65 нм CMOS узел процесса, который, по утверждению SiliconBlue, обеспечит пониженное энергопотребление по сравнению с современными ПЛИС других производителей.[6] В октябре 2008 года SiliconBlue привлекла еще 24 миллиона долларов Серия B капитал.[5]

В 2009 году клиентам были отправлены первые устройства iCE65 L.[7] SiliconBlue также зарегистрирован SiliconBlue Technologies (Hong Kong) Limited, который остается дочернее предприятие решетчатого полупроводника.[8][9]

В 2010 году компания SiliconBlue объявила о наименьшем уровне среди устройств iCE65 P. Утверждалось, что устройства на 30% быстрее, чем устройства iCE65 L, при сохранении аналогичного энергопотребления.[10][11] В июне того же года SiliconBlue закрыла раунд финансирования серии C.[12]

В апреле 2011 года SiliconBlue объявила о выпуске новых семейств продуктов под кодовыми названиями «Лос-Анджелес» и «Сан-Франциско» с использованием TSMC. 40 нм технологический узел.[13] Производство устройств на 40 Технологический узел нм был дополнительно подтвержден в июне 2011 года, когда SiliconBlue получила 18 миллионов долларов в рамках финансирования серии D, чтобы принести 40 нм устройств на рынок.[14][15] Семейство продуктов iCE40 было официально выпущено в июле 2011 года.[16]

9 декабря 2011 года компания SiliconBlue Technologies была приобретена компанией Lattice Semiconductor путем выкупа наличными за 63,2 миллиона долларов. В рамках этого выкупа Lattice получила бренд iCE, производственные мощности с TSMC и лицензию на различные патенты от Kilopass Technologies, в том числе на свой XPM. одноразовый программируемый (OTP) технология памяти.[17]:15, 8, 11

В апреле 2012 года Lattice объявила о прекращении производства семейств iCE65.[18] Семейства устройств iCE40 LP и HX начали массовое производство в следующем месяце.[19] Семейство iCE40 LP выиграло Электра Цифровой полупроводниковый продукт года награда за 2012 год.[20]

В июле 2014 года было анонсировано семейство iCE40 Ultra.[21]

В феврале 2015 года Lattice запустил семейство устройств iCE40 UltraLite. Устройства этого семейства, как утверждается, работают на 30% меньше энергии, чем устройства неуказанных конкурентов, и считаются самыми маленькими в мире ПЛИС, доступными в размере 1,4 × 1,4. мм пакеты.[22] Семья выиграла Elektra 2015 Цифровой полупроводниковый продукт года награда.[23]

В декабре 2016 года Lattice запустил семейство устройств iCE40 UltraPlus. Устройства UltraPlus предоставляют дополнительную память, дополнительные элементы обработки и поддержку новых интерфейсов и протоколов по сравнению с предыдущими устройствами iCE40 Ultra / UltraLite.[24][25]

Архитектура

Архитектура устройств iCE40 LP и HX1K.
Смотрите также: FPGA § Технический дизайн, и FPGA § Архитектура

Устройства iCE65 и iCE40 построены как массив программируемые логические блоки (PLB), где PLB - это блок из восьми логические ячейки. Каждая логическая ячейка состоит из четырехвходовой Справочная таблица (иногда называемый 4-LUT или LUT4) с выходом, подключенным к D-шлепанцы (а 1-кусочек элемент хранения). Внутри PLB каждая логическая ячейка связана со следующей и предыдущей ячейками с помощью логики переноса, предназначенной для улучшения производительности таких конструкций, как сумматоры и вычитатели. Перемежающиеся с PLB блоки баран, каждые четыре килобиты по размеру. Количество блоков ОЗУ зависит от устройства.[26](стр. 2-1–2–3)[27](стр. 5–9)

По сравнению с архитектурами на основе LUT6 (такими как Xilinx Устройства 7-й серии и Альтера Stratix устройств), устройство на базе LUT4 не может реализовать сложную логические функции с таким же количеством логических ячеек. Например, логическая функция с семью входами может быть реализована в восьми LUT4 или двух LUT6.

Устройства iCE используют энергозависимые SRAM для хранения данных конфигурации. В результате данные должны загружаться в устройство каждый раз при отключении питания. Все устройства iCE поддерживают загрузку данных конфигурации из программист, от внешнего флэш-память чип, или, за исключением iCE40 LM устройства,[28] из так называемой NVCM, или энергонезависимой памяти конфигурации. NVCM - это память с одноразовым программированием (OTP), интегрированная в FPGA, чтобы исключить необходимость во внешней микросхеме памяти. Решетка утверждает, что использование NVCM может повысить безопасность проектирования, сделав разобрать механизм с целью понять, как это работает труднее.[29]

В Контакты ввода / вывода на iCE устройства разделены на четыре банка. На некоторых устройствах каждый банк имеет свой вывод питания (помечено VCCIO), позволяя высокий логический уровень напряжения банка ввода / вывода, который необходимо отрегулировать.[26]:2–7 Настраиваемые уровни напряжения ввода-вывода используются устройствами iCE для обеспечения поддержки нескольких стандартов интерфейса с уровнями напряжения от 1,8. В и 3,3 V, например LVDS.[26]:3–1 Устройства iCE65 также указали, что могут поддерживать SSTL через этот метод.[27]:11

Разработка

Основные статьи: Язык описания оборудования и Расчетный поток (EDA)

ПЛИС iCE, как и большинство ПЛИС и CPLD, обычно предназначены для использования языка описания оборудования (или HDL), который описывает электронную схему. Решетка iCEcube2, IDE предоставленный Lattice для разработки на своих ПЛИС, поддерживает VHDL и Verilog языков, а также EDIF формат.

Открытый исходный код

Детали конкретной ПЛИС битовый поток формат (который определяет, как внутренние элементы ПЛИС связаны и взаимодействуют друг с другом) обычно не публикуются поставщиками ПЛИС. Это означает, что, как правило, инженер, создающий проект для FPGA, должен использовать инструменты, предоставляемые производителем FPGA.

В декабре 2015 г. 32C3,[30] а набор инструментов состоящий из Йосис (Синтез Verilog внешний интерфейс ), Арахна-ПНР (место и маршрут и генерация битового потока), и пузырь со льдом (простой текст -в двоичный поток) были представлены Клиффордом Вольфом, одним из двух разработчиков (вместе с Матиасом Лассером) этой инструментальной цепочки. Набор инструментов примечателен тем, что является одним из, если не единственным, набором инструментов с полностью открытым исходным кодом для разработки FPGA. На той же презентации в декабре 2015 года Вольф также продемонстрировал RISC-V Дизайн SoC построен с использованием набора инструментов с открытым исходным кодом и работает на iCE40. HX8K устройство. По состоянию на апрель 2016 года набор инструментов поддерживает iCE40. LP1K, LP4K, LP8K, и HX устройств.[31]

Список устройств iCE

iCE65 (65 нм)

В iCE65 название было использовано SiliconBlue Technologies для устройств, разработанных для 65 технологический узел нм. После приобретения SiliconBlue в 2011 году это имя использовалось Lattice Semiconductor, пока семейство не было прекращено в апреле 2012 года.[18]

iCE65 L

iCE65 Запчасти
СерииУстройствоLEбаранФАПЧМаксимум. Ввод / вывод
iCE65 LL01 1280 64 кбитНет данных 95
L04 3520 80 кбит 176
L08 7680 128 кбит 222
L16 16 896 384 кбитНеизвестно
iCE65 PP04 3520 80 кбит1 174
P08 7680 128 кбит2Неизвестно
P12 12 160 160 кбит2Неизвестно

В iCE65 L серия устройств была предназначена для маломощных приложений и портативных устройств. Впервые сериал был анонсирован в середине 2008 года.[6] и впервые поставлены оптовым покупателям в начале 2009 года.[7]

Информация о более крупном устройстве этой серии iCE65L16, был указан на сайте SiliconBlue в 2010 году,[32] но не упоминается в версии 2012 года таблицы данных серии L.[27] Неясно, производилось ли когда-либо устройство серийно.

iCE65 P

В iCE65 P-серия устройств продавалась как высокопроизводительная версия L-серия устройства, предназначенные для использования в дисплеях, памяти и SERDES Приложения,[33] и были объявлены в начале 2010 года.[10][11] Три устройства были указаны как часть серии, но только одно устройство, самое низкое. iCE65P04, был полностью указан. В последнем техническом описании семейства, опубликованном в 2011 году, перечислены две другие части, но не даны спецификации.[34] Неясно, производились ли когда-либо эти два других устройства серийно.

iCE40 (40 нм)

Решетка использует iCE40 название для своих устройств под брендом iCE, производимых на 40 технологический узел нм. Компания также использовала кодовое имя "Лос-Анджелес" в пресс-релизах. Семейство iCE40 было запущено в июле 2011 года с частями iCE40 LP и HX,[16] и был обновлен в июле 2014 года деталями iCE40 Ultra,[21] в феврале 2015 года с деталями iCE40 UltraLite,[22] и в декабре 2016 года с деталями iCE40 UltraPlus.[24]

iCE40 Ultra, UltraLite и UltraPlus

iCE40 Ультра, UltraLite, и UltraPlus Запчасти
СемьяУстройствоLEбаранI²CSPIDSPШИММаксимум. Ввод / вывод
UltraLiteUL640 640 56 кбит2Нет данныхда 26
UL1K 1280 56 кбит2да 26
УльтраiCE5LP1K 1100 64 кбит112да 39
iCE5LP2K 2048 80 кбит224да 39
iCE5LP4K 3520 80 кбит224Нет 39
UltraPlusUP3K 2800 1104 кбит224да 21
UP5K 5280 1144 кбит228да 39

В iCE40 Ультра, UltraLite, и UltraPlus устройства предназначены для приложений с особенно низкими ограничениями доступного пространства и мощности, например, в носимая технология и умные часы.[21] Они предлагаются в стружка, BGA, и QFN пакеты, размером от 1,4 × 1,4 мм до 7 × 7 мм. Все устройства в семье объединяют одно или два I²C жесткие ядра, с Ультра и UltraPlus устройства, включая жесткие SPI ядра шины и DSP блоки. UltraLite утверждается, что устройства работают при половинном потреблении статического тока Ультра устройства (35 мкА по сравнению с 71 мкА). Большинство устройств в семействе также имеют ШИМ контроллер, предназначенный для управления ИК или же RGB светодиоды.[35]:5

Решетка запустила Ультра семья в середине 2014 года,[21] и UltraLite семья в начале 2015 года.[22] В 2015 г. UltraLite семья выиграла Электру Цифровой полупроводниковый продукт года награда.[23]

В сентябре 2016 г. яблоко iPhone 7 был выпущен и использовал устройство iCE5LP4K.[36]

В декабре 2016 года Lattice запустил UltraPlus семья предназначена для распределенная обработка и так называемый "мобильный гетерогенные вычисления. "Устройства включают 1 Мбит (4 × 256 кбит) однопортовое ОЗУ (сравните с двухпортовая RAM ), дополнительные элементы обработки DSP и поддержка дополнительных интерфейсов, таких как МИПИ I3C, D-PHY и виртуальный GPIO.[24][25]

iCE40 LP и LM

iCE40 LP и LM Запчасти
СемьяУстройствоLEбаранI²CSPIФАПЧМаксимум. Ввод / вывод
LPLP384 384НетНет данныхНет 39
LP640 640 32 кбитНет 11
LP1K 1280 64 кбит1 97
LP4K 3520 80 кбит2 180
LP8K 7680 128 кбит2 180
LMLM1K 1100 64 кбит221 39
LM2K 2048 80 кбит221 39
LM4K 3520 80 кбит221 39

В iCE40 LP (низкая мощность) и LM (низкая мощность с жесткий IP ) части предназначены для использования в устройствах с батарейным питанием в качестве аппаратные ускорители и ввод / вывод расширители портов, и для использования в тех же приложениях, что и iCE40 Ультра и UltraLite части. По сравнению с Ультра части LP и LM запчасти доступны в более широком диапазоне следы, предлагают большее количество ресурсов (контакты ввода-вывода, встроенное ОЗУ и логические элементы), но потребляют больше энергии.[28]

LP устройства отличаются от Ультра устройства в том смысле, что они не содержат жестких IP-ядер. Вместо этого любая логика интерфейса должна быть реализована в матрице FPGA. Как правило, это менее предпочтительно, поскольку так называемые «мягкие ядра» менее энергоэффективны, чем жесткие ядра, и часто не могут работать с тем же частоты. Мягкое ядро ​​также уменьшает количество логических ячеек, доступных для приложения. LM устройства объединяют два жестких ядра I²C и два SPI, а также два генератора стробов. Наиболее LP и LM устройства объединяют один или два контура фазовой автоподстройки частоты.

Семьи были запущены в производство в середине 2011 года, а серийное производство началось в середине 2012 года.[16][19] Они выиграли Электру Цифровой полупроводниковый продукт года награда за 2012 год.[20] В 2015 году было объявлено, что ZTE использовал бы LM устройства для предоставления датчик концентратор и инфракрасный дистанционное управление функциональность в своем смартфоне Star 2.[37]

iCE40 HX

iCE40 HX Запчасти
УстройствоLEбаранФАПЧСтатический токМаксимум. Ввод / вывод
HX1K 1280 64 кбит1 296 мкА 98
HX4K 3520 80 кбит2 1140 мкА 109
HX8K 7680 128 кбит2 1140 мкА 208

В iCE40 HX устройства предназначены для высокопроизводительных приложений. В сравнении с iCE40 LP и Ультра устройства, они предлагают более низкий максимум Задержка распространения (7.30 нс против 9.00–9.36 нс),[26]:3–13,3–15 и больше контактов ввода / вывода. HX Устройства серии потребляют значительно больше статической энергии и доступны только в значительно большей занимаемой площади по сравнению с Ультра и LP детали (7 × 7 мм до 2 × 2 см). Аналогично LP устройства, HX части не обеспечивают жестких IP-ядер, но обеспечивают один или два контура фазовой автоподстройки частоты. в отличие от других iCE40 устройства, HX части также доступны в QFP следы.[28]

В HX части были запущены в середине 2011 года вместе с LP части[16] и начала массовое производство в середине 2012 года.[19]

Рекомендации

  1. ^ «iCE40 Ultra / UltraLite - решетчатый полупроводник». Решетчатый полупроводник. Архивировано 8 марта 2016 года.. Получено 5 апреля 2016.CS1 maint: неподходящий URL (связь)
  2. ^ а б c Государственный секретарь штата Калифорния по поиску бизнеса, номер организации C2632216.
  3. ^ «Команда SiliconBlue». SiliconBlue Technologies. 2006. Архивировано 6 декабря 2006 года.. Получено 13 мая 2016.CS1 maint: неподходящий URL (связь)
  4. ^ «1978: Представлены программируемые пользователем логические устройства PAL». Кремниевый двигатель - хронология развития полупроводников в компьютерах. Музей истории компьютеров. В архиве с оригинала на 1 апреля 2016 г.. Получено 13 мая 2016.
  5. ^ а б «SiliconBlue обеспечивает финансирование серии B в размере 24 миллионов долларов» (Пресс-релиз). SiliconBlue Technologies. 22 октября 2008 г. В архиве из оригинала 13 мая 2016 г.. Получено 13 мая 2016.
  6. ^ а б «SiliconBlue - первопроходец новой технологии FPGA для портативных приложений со сверхнизким энергопотреблением». SiliconBlue Technologies. 2 июня 2008 г. Архивировано с оригинал 9 апреля 2016 г.. Получено 9 апреля 2016.
  7. ^ а б «SiliconBlue объявляет о массовых поставках ПЛИС со сверхнизким энергопотреблением iCE65». EETimes. 9 февраля 2009 г. Архивировано 6 апреля 2016 г.. Получено 6 апреля 2016.CS1 maint: неподходящий URL (связь)
  8. ^ Поиск информации о компании - Реестр компаний ICRIS CSC, CR № 1330814.
  9. ^ «Приложение 21.1 - Дочерние компании Регистранта». Комиссия по ценным бумагам и биржам США. 2 марта 2016 г.. Получено 13 мая 2016.
  10. ^ а б «SiliconBlue обеспечивает дифференцированные продукты мобильного широкополосного доступа с новыми устройствами mobileFPGA серии P» (Пресс-релиз). Рейтер. 15 февраля 2010. Архивировано с оригинал 17 ноября 2010 г.. Получено 6 апреля 2016.
  11. ^ а б «SiliconBlue представляет новую серию ПЛИС для мобильных приложений». EETimes. 17 февраля 2010 г. В архиве из оригинала 13 мая 2016 г.. Получено 13 мая 2016.
  12. ^ «SiliconBlue завершила финансирование серии C на сумму 15 млн долларов США» (Пресс-релиз). BusinessWire. 7 июня 2010 г. В архиве из оригинала 13 мая 2016 г.. Получено 13 мая 2016.
  13. ^ Кларк, Питер (5 апреля 2011 г.). "Наконечники SiliconBlue ПЛИС переходят на 40 нм". EETimes. В архиве из оригинала 13 мая 2016 г.. Получено 13 мая 2016.
  14. ^ «SiliconBlue привлекает 18 миллионов долларов в рамках серии D» (Пресс-релиз). BusinessWire. 29 июня 2011 г. В архиве из оригинала 7 мая 2012 г.. Получено 13 мая 2016.
  15. ^ Воутерс, Робин (29 июня 2011 г.). «SiliconBlue получает 18 миллионов долларов в рамках серии D». TechCrunch. В архиве из оригинала 10 марта 2016 г.. Получено 13 мая 2016.
  16. ^ а б c d Максфилд, Клайв (11 июля 2011 г.). «SiliconBlue запускает семейство 40-нм мобильных FPGA (кодовое название« Лос-Анджелес »)». EETimes. В архиве из оригинала 13 мая 2016 г.. Получено 13 мая 2016.
  17. ^ Форма 10-K - Lattice Semiconductor Corporation. Комиссия по ценным бумагам и биржам США. 2012 г.
  18. ^ а б PCN № 08B-12: Уведомление о намерении прекратить выпуск семейства продуктов iCE65. Решетчатый полупроводник. 2012 г.
  19. ^ а б c «Lattice объявляет о выпуске серийных выпусков семейств устройств iCE40 Los Angeles LP-Series и HX-Series mobileFPGA». Решетчатый полупроводник. 8 мая 2012. Архивировано 31 марта 2016 года.. Получено 5 апреля 2016.CS1 maint: неподходящий URL (связь)
  20. ^ а б «Победители 2012 года :: Elektra Awards». Еженедельник электроники. Архивировано 6 апреля 2016 года.. Получено 6 апреля 2016.CS1 maint: неподходящий URL (связь)
  21. ^ а б c d «Lattice Semiconductor запускает платформу iCE40 Ultra ™ для разработки носимых устройств». Решеточный полупроводник. 1 декабря 2015 года. Архивировано 31 марта 2016 года.. Получено 5 апреля 2016.CS1 maint: неподходящий URL (связь)
  22. ^ а б c «Новое устройство iCE40 UltraLite от Lattice Semiconductor позволяет OEM-производителям ускорить вывод на рынок многофункциональных мобильных устройств». Решеточный полупроводник. 3 февраля 2015 года. Архивировано 31 марта 2016 года.. Получено 5 апреля 2016.CS1 maint: неподходящий URL (связь)
  23. ^ а б «Победители 2015 :: Elektra Awards». Electronics Weekly. Архивировано 5 апреля 2016 года.. Получено 5 апреля 2016.CS1 maint: неподходящий URL (связь)
  24. ^ а б c «Новые устройства iCE40 UltraPlus от Lattice Semiconductor ускоряют внедрение инноваций в смартфоны и периферийные устройства Интернета вещей» (Пресс-релиз). Решетчатый полупроводник. 12 декабря 2016. В архиве из оригинала 28 мая 2017 г.. Получено 28 мая 2017.
  25. ^ а б Максфилд, Макс (22 декабря 2016 г.). «Lattice представляет высокопроизводительные маломощные ПЛИС iCE40 UltraPlus». EETimes. В архиве с оригинала 30 января 2017 г.. Получено 28 мая 2017.
  26. ^ а б c d DS1040 - Спецификация семейства iCE40 LP / HX v3.2. Решеточный полупроводник. 2015 г.
  27. ^ а б c Техническое описание семейства мобильных устройств FPGA ™ со сверхнизким энергопотреблением iCE65 ™ v2.42. Решеточный полупроводник. 2012 г.
  28. ^ а б c "iCE40 LP / HX / LM - решетчатый полупроводник". Решеточный полупроводник. Архивировано 25 марта 2016 года.. Получено 6 апреля 2016.CS1 maint: неподходящий URL (связь)
  29. ^ Решетка TN1248 - Программирование и конфигурация iCE40 v2.8. Решеточный полупроводник. 2015 г.
  30. ^ «Расписание 32. Коммуникационный Конгресс Хаоса». Компьютерный клуб Хаос. Архивировано 8 января 2016 года.. Получено 8 апреля 2016.CS1 maint: неподходящий URL (связь)
  31. ^ «Проект IceStorm». Клиффорд Вольф. 17 января 2016. Архивировано 4 марта 2016 года.. Получено 8 апреля 2016.CS1 maint: неподходящий URL (связь)
  32. ^ «Технологии SiliconBlue: iCE65 L-серия». SiliconBlue Technologies. Архивировано 20 февраля 2010 года.. Получено 6 апреля 2016.CS1 maint: неподходящий URL (связь)
  33. ^ Таблица продуктов семейства iCE65 mobileFPGA v1.1. Решетчатый полупроводник.
  34. ^ Семейство мобильных FPGA ™ iCE65 ™ серии P со сверхнизким энергопотреблением v1.31. SiliconBlue Technologies. 22 апреля 2011 г.
  35. ^ TN 1288 - Руководство по использованию драйвера светодиода iCE40. Решетчатый полупроводник. 2014 г.
  36. ^ "Разборка Apple iPhone 7 | Chipworks". Chipworks Inc. 15 сентября 2016 г. Архивировано с оригинал 16 сентября 2016 г.. Получено 17 сентября 2016.
  37. ^ «ZTE выбирает Lattice Semiconductor для дифференциации функций и интеграции на смартфоне Star 2». Рейтер. 23 июня 2015 г. Архивировано с оригинал 6 апреля 2016 г.. Получено 6 апреля 2016.

Смотрите также