自 1985 年 xilinx 開發(fā)出第一個商業(yè)上可行的 FPGA 以來,F(xiàn)PGA 細分市場的價值已經增長到數(shù)十億美元。Xilinx 本身的年收入超過 30 億美元,在汽車、5G、基礎設施和數(shù)據(jù)中心市場占據(jù)強勢地位。今天,它是 FPGA 領域最大的參與者,領先于英特爾(通過收購賽靈思最大的長期競爭對手 altera)。
Xilinx FPGA 將性能和靈活性與低功耗相結合。其頂級器件之一 Virtex UltraScale+ 提供高端信號處理和 I/O 帶寬,采用 14-nm/16-nm 工藝節(jié)點制造,使其成為業(yè)界功能最強大的 FPGA 系列。
為 FPGA 設計電源系統(tǒng)
對于設計工程師來說,F(xiàn)PGA 能夠提供性能和靈活性當然是不夠的——還必須易于使用它們進行設計,以便盡可能縮短上市時間。如果你的產品遲到了,那么它有多好通常并不重要。
通過與工程師的交談,我們知道功率級設計分析是會降低 FPGA 工作速度的主要問題之一。許多設計工程師發(fā)現(xiàn)可用軟件的功能可能存在差距以幫助他們,特別是不準確的負載模擬可能是一個問題。
對于成功的設計,您需要在流程的早期確定 FPGA 的電源規(guī)格,這甚至可能在 FPGA 內的邏輯設計完成之前。FPGA的靈活性意味著在設計周期后期做出的決定會顯著影響電源要求。
因此,在這個早期階段,您需要準確的最壞情況功耗分析,以便您可以適當?shù)卦O計系統(tǒng)的電源部分。如果電源系統(tǒng)設計不足,則可能意味著 FPGA 的運行超出規(guī)范,可能會降低其性能甚至影響可靠性。相反,過度設計電源系統(tǒng)會給您的解決方案增加額外的尺寸、重量和復雜性——所有這些都會增加不必要的成本。
對于需要考慮多個不同電源軌的復雜 FPGA 而言,這些電源考慮因素并非微不足道。為了提供幫助,賽靈思提供了賽靈思功耗估算器 (XPE),這是一款基于電子表格的免費工具,用于估算功耗。設計人員可以指定他們希望使用的 FPGA,以及其他參數(shù),例如預期的環(huán)境溫度和散熱器供應。
XPE 提供了詳細的功率和熱分析,但仍然需要設計人員獲得更多幫助。假設 XPE 提供的數(shù)據(jù)可以在電源設計工具中使用。在這種情況下,優(yōu)化工具可以幫助選擇正確的組件并運行“假設”場景以輕松查看不同的選項。
使用軟件工具優(yōu)化電源設計
Flex Power Designer (FPD) 就是此類軟件工具的一個示例。這款免費工具提供完整電源系統(tǒng)設計的概覽,內置用于復雜功率級分析、環(huán)路優(yōu)化和熱建模的仿真,并包括其他功能,例如實現(xiàn)輕松排序和相位擴展。除了推薦來自 Flex Power Modules 的最佳組件外,它還使設計人員能夠包括來自其他供應商的電源設備,從而能夠對整體電源解決方案進行建模。
為了優(yōu)化基于 Xilinx FPGA 的設計,該軟件的最新 4.0 版本現(xiàn)在支持導入從 Xilinx 的 XPE 工具導出的文件。最初,此功能支持 Virtex Ultrascale+ 器件,并且支持的系列列表會隨著時間的推移而增長。
通過直接導入 XPE 文件,產品設計人員現(xiàn)在可以使用有關特定 Xilinx FPGA 要求的更準確和可靠的信息來仿真他們的電源系統(tǒng)。FPD 軟件會自動檢測潛在問題,例如瞬態(tài)電源要求,并建議合適的電源組件。
對于每個軌,您可以在 FPD 內優(yōu)化您的設計,以實現(xiàn)最大系統(tǒng)效率或最小化功率和電流開銷,這通常會導致成本最低的解決方案。在這兩個極端之間拖動屏幕上的滑塊很簡單,F(xiàn)PD 會生成一個模擬,顯示預測的效率、系統(tǒng)設計和所需的組件。中間母線電壓可以設置為用戶指定的參數(shù),或者您可以讓 FPD 推薦最佳值。
您還可以研究和模擬 FPD 中的許多其他選項,例如 PCB 電阻對電壓降的影響。除了 XPE 支持,最新的 4.0 版本還包括一個新的系統(tǒng)優(yōu)化功能,用于根據(jù)配置的負載查找產品和優(yōu)化總線電壓,以及對負載瞬態(tài)仿真的改進,并支持 Flex 的 PMU,一個 DC/DC 點-負載轉換器。
總體而言,使用 FPD 等軟件工具可使設計人員優(yōu)化其電源設計以提高效率和成本。通過支持 XPE 文件,現(xiàn)在可以為包含 Xilinx FPGA 的設計獲得最準確、最可靠的仿真。這可以節(jié)省時間,降低出錯風險,最大限度地降低組件成本,并確保最終產品具有合適的電源系統(tǒng)——這意味著可以充分利用 FPGA 的性能和靈活性。
審核編輯:劉清
-
電源
+關注
關注
184文章
17706瀏覽量
249984 -
FPGA
+關注
關注
1629文章
21729瀏覽量
603037 -
轉換器
+關注
關注
27文章
8696瀏覽量
147098 -
電源系統(tǒng)
+關注
關注
3文章
620瀏覽量
37779
發(fā)布評論請先 登錄
相關推薦
評論