fpga chip

Программируемые пользователем вентильные матрицы имеют широкое распространение во многих сферах. FPGA-технологии часто встречаются в робототехнике, аэрокосмической отрасли и на многих крупных промышленных производствах. Используют чипы и комплектующие к ним и обычные пользователи, которые увлекаются электроникой или зарабатывают на майнинге криптовалют. 

fpga чип позволяет владельцу проектировать цифровые схемы в домашних условиях. Финальный продукт — не программа, а настоящая микросхема с заданным пользователем алгоритмом. Иметь только чип для такой работы недостаточно — нужна печатная плата. 

FPGA-чипы отличаются возможностями и набором функций. Мировые производители соревнуются в том, чтобы выпустить самую большую и мощную микросхему. Virtex Ultrascale+ VU19P состоит из 35 млрд транзисторов. По плотности размещенных логических ячеек у нее нет аналогов. На микроскопическом кристалле чипа производителю удалось разместить 9 млн. FPGA-ячеек. Рекордсменом микросхема является и по количеству портов входа-выхода. 

Из-за размера гигантского чипа перед разработчиками встала проблема с эффективным охлаждением. Впервые в микросхеме охлаждающие элементы соприкасаются с подложкой из кремния без посредника. 

ПЛИС-микросхемы выпускаются и для суперкомпьютеров. Stratix 10 MX – продукт от Intel, который отличается отказом от традиционной DDR в пользу DRAM. Это позволило десятикратно повысить пропускную способность чипа. 

Функция модуля SFP в ПЛИС

SFP в программируемой логике — это модуль. Он необходим пользователям, которые используют для передачи и приема сигналов оптоволоконный кабель. fpga sfp пользуется популярностью, ведь многие применяют технологию ПЛИС для создания контроллеров и интерфейсов Ethernet. 

Для задач повышенной сложности на рынке существует SFP+ — улучшенная версия модуля. Она способна поддерживать 10-гигабитную передачу данных. Форм-фактор у SFP+ и SFP малый — размером с визитную карточку, которая вставляется в порты сетевого оборудования. Модуль является интегральной схемой, которая настраивается пользователям, в зависимости от необходимой задачи. Подключать к оптоволокну с помощью SFP в программируемой логике можно как коммутаторы и маршрутизаторы, так и другие устройства. 

Раньше в ПЛИС вместо SFP применялся GBIC. Сейчас этот модуль считается устаревшим из-за громоздкости. Кроме Ethernet SFP подходит для синхронной цифровой иерархии и Fibre Channel. 

Преимущества FPGA-чипов перед центральными процессорами 

FPGA-чипы являются незаменимыми, когда дело касается инноваций, производства электроники, суперкомпьютеров, робототехники и других сфер. Они справляются там, где уже запрограммированные центральные процесоры являются бесполезными. 

Главное преимущество FPGA – объем данных, который ПЛИС может вычислить и обработать. Со многими крупными задачами обычные центральные процессоры не справляются, но простые решают быстрее. Также плюс FPGA в меньших затратах энергии. 

Архитектура каждого ЦП стабильна, а изменить параметры алгоритмического и логического блоков невозможно. Все заданные программы центральным процессором выполняются по последовательной инструкции, которая хранится в памяти. Неразрывная связь ЦП с памятью замедляет его работу при решении многих сложных задач. 

Технология FPGA — гибкая. Программистов, работающих с ПЛИС, часто называют дизайнерами. Они самостоятельно определяют архитектуру для определенного вычисления. В отличие от ЦП, операции выполняются fpga processor параллельно друг-другу, что ускоряет работу FPGA. 

Производители устройств и комплектующих для FPGA 

В сфере FPGA-чипов существует 2 лидера — Intel и Xilinx. Крупнейшие американские производители вместе контролируют почти 100% рынка. Впервые ПЛИС-микросхема от Xilinx появилась в продаже в 1985 году. FPGA-продукты от Intel стали выходить не так давно — в 2015 году. Причина в том, что корпорация приобрела старую компанию Altera, и все ее товары начали продаваться под новым брендом. 

FPGA-чипам из США есть альтернатива — ПЛИС-технологии от китайских компаний. fudan fpga базируется в Шанхайском институте микроэлектроники. Компания постепенно развивается, и ежегодно представляет новые серии устройств. Fudan изучает чипы от американских производителей и производит абсолютные аналоги. 

Например, в 2020 году на рынке появилась серия JFM7. Это аналог pin-to-pin, что означает, что детали совпадают по всем параметрам: 

• электрические характеристики;
• размеры;
• форм-фактор;
• вес;
• выводы;
• функции. 

JFM7 является копией XС7K325T от Xilinx. Все технические характеристики совпадают, ведь разработчикам из Шанхая удалось перейти на 28-нм технологический процесс. Частота — 600 МГц. Серия оснащена аналого-цифровым блоком XADC.