Auf FD-SOI-Basis MachXO5-NX: Neues Low-Power-FPGA für Steuerungsaufgaben

Von Michael Eckstein

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Mehr Logikgatter, mehr Speicher, robuste 3,3V-E/A-Unterstützung und ein differenziertes Set an Sicherheits-Features: FPGA-Hersteller Lattice hat das neue Low-Power-FPGA MachXO5-NX vorgestellt. Hergestellt wird es im FD-SOI-Prozess, der die Strahlungsresistenz und Energieeffizienz der Bausteine verbessert.

Mehr Funktionen, weniger Strom: FPGA-Bausteine der neuen MachXO5-NX-Familie basieren auf der bewährten Stromspartechnik FD-SOI.
Mehr Funktionen, weniger Strom: FPGA-Bausteine der neuen MachXO5-NX-Familie basieren auf der bewährten Stromspartechnik FD-SOI.
(Bild: Lattice Semiconductor)

Low-Power-FPGA-Spezialist Lattice Semiconductor (Lattice) hat die fünfte Baustein-familie auf Basis seiner auf Energieeffizienz ausgerichteten Nexus-Plattform vorgestellt: MachXO5-NX. Er soll sich besonders für Steuerungsaufgaben eignen, etwa die Systemüberwachung und -steuerung in den Bereichen ServerComputing, Kommunikation, Industrie und Automobil. Dafür stellt der Baustein erhöhte Logik- und Speicherressourcen, robuste 3,3V-E/A-Unterstützung und ein differenziertes Set an Sicherheits-Features bereit.

„Die schnell wachsenden Anforderungen an eine sichere Systemüberwachung und hohe Zuverlässigkeit erfordern zusätzliche Funktionen für Steuerungssysteme“, sagt Gordon Hands, Senior Director of Product Marketing bei Lattice. Kunden würden nach innovativen Lösungen suchen, mit denen sich diese Anforderungen erfüllen und gleichzeitig die Designeffizienz steigern und die Systemintegration vereinfachen ließen. Die neuen MachXO5-NX-FPGAs böten dafür „die perfekte Kombination aus erweiterten Funktionen, Sicherheit, Energieeffizienz und Zuverlässigkeit“ – und somit die Möglichkeit, die Entwicklungszeit zu verkürzen.

Mehrere Konfigurations-Images im Flash möglich

Zu den Hauptleistungsmerkmalen der neuen Bausteine zählen:

Erweiterte Logik- und Speicherressourcen: MachXO5-NX-FPGAs kombinieren eine FPGA Fabrik mit 25k Logikgatteräquivalenten und 1,9 MBit eingebettetem Speicher. Laut Lattice reduziert sich damit der Bedarf externer Bauelemente. Die Bausteine bieten außerdem bis zu 9,2 MBit dedizierten Benutzer-Flash zum Speichern systemkritischer Daten und Parameter. Der integrierte Flash-Speicher ermöglicht nach Angaben des Herstellers eine Single-Chip-Lösung, die einen schnellen Betriebsstart unterstützt. Außerdem seien zuverlässige In-Field-Updates möglich, die mehrere Konfigurations-Images unterstützen. Zusätzliche DSP- und ADC-Blöcken böten zudem umfangreichere Rechen- und Steuerungsfunktionen.

Robuste programmierbare I/Os: Laut Anbieter adressieren MachXO5-NX-FPGAs den Bedarf moderner CPUs und SoCs an robuster 3.3 V I/O-Signalisierungsunterstützung, die zur Kommunikation mit vielen anderen Bausteinen im System benötigt wird. Die Bausteine verfügen über bis zu 300 General-Purpose-I/O (80 Prozent mit 3,3-V-Signalisierung), die eine schnelle I/O-Konfiguration unterstützen. Zusätzliche Funktionen wie 1,25 Gbit/s SGMII, Standard-Pulldown, Hot-Socketing und programmierbare Slew-Rates sollen Board-Designs weiter vereinfachen.

On-chip-Multi-Boot-Möglichkeit mit Bitstream Verschlüsselung

Security: Die Bausteine verfügen über eine On-chip-Multi-Boot-Möglichkeit mit Bitstream Verschlüsselung (AES256) und Authentisierung (ECC256) sowie Run-Time Security-Eigenschaften, die laut Lattice derzeit nicht in FPGAs einer vergleichbaren Kategorie zu finden sind.

Leistungseffizienz und Zuverlässigkeit: Aufgebaut auf der Lattice Nexus Plattform, sollen die FPGAs bis zu 70 Prozent weniger Strom aufnehmen als vergleichbare Wettbewerbslösungen – und somit auch das thermische Management vereinfachen und die Systemkosten reduzieren. Lattice fertigt die Chips im FD-SOI-Prozess (Fully Depleted Silicon on Insulator), bei dem eine vergrabene Isolationsschicht nicht nur die Energieeffizienz, sondern auch die Strahlungsresistenz verbessert. Nach Angaben des Herstellers erreichen die Bausteine eine bis zu 100-mal niedrigere Soft-Error-Rate bei verbesserter Systemzuverlässigkeit als konkurrierende FPGAs einer ähnlichen Klasse.

Die MachXO5-NX FPGAs sind zurzeit in Musterstückzahlen verfügbar und werden von der neuesten Version der Lattice Radiant 3.1.1 Design-Software unterstützt.

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