התחלת קבוצת העבודה HFM‏ עבור מערכת על מודולים FPGA‏

האימוץ הגובר של מערכת על מודולים (SOMs‏) FPGA‏ מעצב מחדש את תכני מוצרים מודרניים בתעשייה. מגמה גוברת זו מדגישה צורך משמעותי בתעשייה עבור תקן מאוחד שיכול לייעל את תהליך התכנון והייצור של FPGA SoM. תקן כזה יכול לייעל את הביצועים, העלות והגמישות, ולהקל על המהנדסים והמפתחים ליצור יישומים מורכבים.

(מקור התמונה: iWave)

היתרונות של מערכת על מודולים FPGA‏

גישת FPGA SoM מקובלת בתעשייה הודות ליתרונות הניכרים שלה בפישוט תהליכי התכנון. על ידי שימוש ב-SoMs, המפתחים יכולים להקטין את העומס של מספר משימות תכנון מורכבות, ולא רק לקצר את זמן הפיתוח אלא גם להבטיח מוצר באיכות גבוהה יותר. כך FPGA SoMs נותנים מענה לכמה מאתגרי התכנון העיקריים:

• תכנון מעגלי הספקת-כוח מורכבים: FPGA SoMs מייעלים את תכנון מעגלי הספקת-הכוח המורכבים, כולל דרישות מורכבות של רצף הספקת-הכוח.
• צפיפות הספק גבוהה יותר: הם תומכים בצפיפות הספק גבוהה יותר בתוך שטח לוח מוגבל, שהוא חיוני עבור יישומים מתקדמים וקומפקטיים.
• טיפול יעיל ב-IO‏: SOMs‏ FPGA‏ מפשטים את הטיפול במורכבויות שונות של מערך ה-IO, ומקלים על תהליך ההתמודדות עם תקני IO מרובים.
• זיכרון DDR וטיפול באותות במהירות גבוהה: עם FPGA SoMs, תכני זיכרון DDR במהירות גבוהה ותקינות אותות מנוהלים בדייקנות, ומשפרים את תפוקת הנתונים והאמינות הכוללת.
• ניהול תרמי ותכן קומפקטי: על ידי ניהול פיזור חום בצורה יעילה, FPGA SoMs שומרים על רמות תרמיות אופטימליות תוך שמירה על גורם צורה קומפקטי.

באופן כללי, FPGA SoMs משפרים גם את מידרגיות התכנים ותומכים במגוון רחב של יישומים עם דרישות משתנות עבור צפיפות הלוגיקה, IOs ונתיבי מקמ"שים.

הצורך בתקן: יוזמת ™Harmonized FPGA Module‏ (HFM‏)

בפברואר 2024, העמותה שלא-למטרת-רווח .Standardization Group for Embedded Technologies e.V‏ (SGeT‏) הקימה קבוצת עבודה כדי לפתח תקן מאוחד עבור מודולי FPGA‏, ™Harmonized FPGA Module‏ (HFM‏). מאמץ זה, שנחנך בפגישת הייסוד בהשתתפות של 18 ארגונים עולמיים, שואף ליצור מסגרת עבודה מתוקננת עבור מודולי FPGA ו-SoC-FPGA. בפגישה, מר שייק עבדוללה מ-iWave מונה ליו"ר ה-Standard Development Team‏ (SDT‏) - צוות פיתוח התקן - המוביל את המאמצים לביסוס תקן עולמי במסגרת הפרויקט העיקרי השישי של SGeT‏.

המטרות וההיקף של תקן מאוחד של מודולי FPGA‏ (HFM‏)

מטרתו העיקרית של צוות פיתוח תקן ™Harmonized FPGA Module‏ (HFM‏) היא לפתח תקן ורסאטילי ומאוחד הן עבור מודולי FPGA ניתנים-להלחמה והן עבור מודולי FPGA‏ לוח-ללוח. תקן זה יספק מגוון רחב של תצורות FPGA, תוך התמקדות במתן אפשרויות עבור FPGAs בתחום נמוך עד בינוני, עם מודולריות לתמיכה ב-SoC FPGAs בינוני עד גבוה. הצהרת המשימה מתארת גישה כפולה לתכנון SoM כדי לשפר את הגמישות והפונקציונליות:

• מודולי FPGA ניתנים-להלחמה: אפשרות זו היא אידיאלית עבור יישומים שבהם הקומפקטיות, הספק נמוך ועמידות הם בעלי חשיבות עליונה.
• מודולים מבוססי-מחברים: מודולים אלה מתאימים עבור יישומים בעלי ביצועים גבוהים יותר, ומאפשרים מידרגיות ונגישות רכיבים טובות יותר.

שני התכנים חולקים אתגרים טכניים בסיסיים, כגון ניהול צריכת ההספק, בקרה תרמית וחיבוריות במהירות גבוהה, ההופכים אותם הן לפרקטיים והן למועילים עבור פיתוח תקן מאוחד. תקן זה נועד לטפל בבעיות הנפוצות הללו, תוך יצירת מסגרת ליבה הישימה עבור שני סוגי המודולים.

החזון עבור תקן HFM

באמצעות יוזמת HFM‏, SGeT צופה לטפח אקוסיסטם שבה החדשנות משגשגת וגבולות מחשוב משובץ מוגדרים מחדש. מטרותיה של תקינה זו הן:

1. שיפור היעילות, הפחתת העלות וקיצור זמן היציאה לשוק: על ידי פישוט התכן והאינטגרציה, תקן HFM יכול לאפשר לעסקים להביא מוצרים לשוק מהר יותר ועם פחות משאבים.
2. שיפור הגמישות ויכולת הפעולה ההדדית: הגישה המתוקננת תציע תאימות רבה יותר בין פתרונות FPGA שונים, ותעודד אימוץ נרחב יותר של הטכנולוגיה.
3. הנעת חידושים טכנולוגיים: מאמץ זה שואף לדחוף את גבולות הטכנולוגיה המשובצת, ולאפשר יישומים מורכבים וחסונים יותר ויותר בתעשיות שונות, מאוטומציה ועד למחשוב בעל ביצועים גבוהים.

הצטרפו למאמץ התקינה של HFM

SGeT מזמינה את כל החברות במגזר הטכנולוגיה המשובצת להשתתף בפיתוח תקן ה-Harmonized FPGA Module. זוהי הזדמנות עבור השחקנים בתעשייה לתרום מהמומחיות שלהם, לעצב את העתיד של תכני מודולי FPGA, ולהיות חלק מקהילה שיתופית המתמקדת בפיתוחים חלוציים במחשוב משובץ.

אם אתם מעוניינים להצטרף ליוזמה זו, אנא פנו אל info@sget.org‏ כדי להיות חלק מפרויקט התקינה הטרנספורמטיבי הזה.

השפעות רחבות יותר של תקינת FPGA SoM

1. האצת השוק עבור מחשוב משובץ: תקן HFM צפוי להאיץ את האימוץ של פתרונות מבוססי FPGA בשווקים חדשים. לדוגמה, סקטורים כמו אוטומציה תעשייתית ויישומי IoT מונעי-AI‏, שבהם התאמה-מיוחדת ויכולת הסתגלות הם המפתח, יכולים להפיק תועלת מהשילוב היעיל שמספקים SoMs תקניים. על ידי הפחתת מורכבות הפיתוח, חברות נוספות יכולות לחקור ולאמץ את טכנולוגיית FPGA מבלי להזדקק למומחיות עמוקה בתכנון FPGA, מה שפותח אפשרויות חדשות עבור מחשוב משובץ.
2. יתרונות שרשרת האספקה: עם גישה מתוקננת, ספקים ויצרנים יכולים לייעל את המלאי שלהם, להפחית את גרסות החלקים ולפשט את הלוגיסטיקה. גורם-צורה SoM סטנדרטי מאפשר לספקי רכיבים לשמור על איכות עקבית תוך מתן מגוון אפשרויות FPGA ו-SoC הניתנות לפעולה הדדית בין פלטפורמות שונות, ובסופו של דבר מפחיתות עלויות ומשפרות את הזמינות.
3. תאימות-צולבת עבור תכנים מובטחים-לעתיד: תקן מאוחד יכול גם להוביל לתכנים מובטחים-לעתיד. הודות לממשקים, תצורות פינים ושיטות ניהול תרמי משותפים, המהנדסים יכולים לשדרג או להחליף FPGA SoMs במוצרים קיימים בקלות רבה יותר. גמישות זו תאפשר לחברות להאריך את מחזורי החיים של המוצר ולהסתגל במהירות לפיתוחי חומרה חדשים מבלי להזדקק לתכנון-מחדש.
4. שיתוף פעולה וחדשנות בין חברות: לתקן HFM יש פוטנציאל לטפח יותר שיתוף פעולה בין חברות על ידי הקמת שפת תכנון משותפת בכל תעשיית ה-FPGA. באמצעות מסגרת-עבודה משותפת זו, חברות יכולות לשתף פעולה בפתרונות מתקדמים, כגון עיבוד נתונים מהיר, מאיצי למידה עמוקה ומודולי מחשוב קצה. סביבה שיתופית זו יכולה להוביל למחזורי חדשנות מהירים יותר ופונקציונליות משופרת עבור משתמשי קצה.

שיפורים טכניים וחידושים בתקן HFM

1. פריסות פינים ותצורות הספקת-כוח עם פעולה-הדדית: סטנדרטיזציה של פריסות הפינים ותצורות הספקת-הכוח תהיה חיונית כדי לאפשר מודולריות וגמישות. זה יאפשר למתכננים להתאים תכן לוח בודד ל-FPGAs שונים, לשפר את יכולת ההתאמה המודולרית ולספק מסלול קל יותר לשדרוג מודולי FPGA ככל שהטכנולוגיה מתקדמת.
2. פיזור חום והנחיות תרמיות מאוחדות: לרכיבי FPGA שונים יש דרישות הספקת-כוח ותרמיות משתנות, ותקן HFM שואף לכלול קווים מנחים עבור פיזור חום אופטימלי. קווים מנחים אלה יקבעו שיטות עבודה מתוקננות לטיפול בעומסים תרמיים, ויועילו ליישומים במערכים תעשייתיים, מחשוב מהיר ותחומים אחרים שבהם אמינות תרמית היא חיונית.
3. תאימות תוכנה מודולרית: עם גישת חומרה תקנית, תמיכת תוכנה יכולה גם להיות עקבית יותר. סטנדרטיזציה זו תסייע לאפשר תאימות אוניברסלית של תוכנה וקושחה על פני רכיבי FPGA SoM שונים, ותצמצם את הצורך בדוחפים מותאמים-במיוחד ובתיקוני תוכנה, אשר בתורם יפשטו את הפיתוח עבור המהנדסים ויבטיחו אמינות גבוהה יותר.
4. תקני אבטחה משופרים: האבטחה היא שיקול יותר ויותר חשוב במערכות משובצות. תקן HFM יכול להגדיר מדדי אבטחה מינימליים עבור FPGA SoMs, כגון תמיכה בהצפנה, יכולות אתחול מאובטח וגילוי ניסיון השחתה. תכונות האבטחה הנוספות הללו יהפכו את רכיבי ה-FPGA למושכים עוד יותר עבור יישומים קריטיים שבהם אבטחת מידע היא בראש סדר העדיפויות, כגון התקנים רפואיים ומערכות הגנה.

התפקיד של HFM באפשור יישומי הדור-הבא

1. העצמת יישומי קצה ו-AI‏: עם עליית AI‏ ומחשוב הקצה, רכיבי FPGA הפכו אינסטרומנטליים ביכולתם לטפל בעיבוד מקבילי ובחישוב נתונים בזמן-אמת. תקן HFM יתמוך בפתרונות FPGA מידרגיים המותאמים ליישומי AI המאפשרים פריסה מהירה יותר של מודלי למידת מכונה ועיבוד נתונים בזמן-אמת בקצה.
2. קידום פתרונות IoT וחיבוריות: ב-IoT, שבו צריכת הספק נמוכה וטיפול יעיל בנתונים הם קריטיים, רכיבי FPGA סטנדרטיים יכולים לפשט משמעותית את השילוב של עיבוד נתוני חיישנים, תקשורת מכונה-למכונה ומערכות ניטור בזמן-אמת. על ידי ייעול פיתוח FPGA‏, HFM‏ יכול למלא תפקיד מרכזי בהרחבת יישומי IoT בחקלאות, בערים חכמות ובמגזרי אנרגיה.
3. הטרנספורמציה של אוטומציה תעשייתית: רכיבי FPGA מתוקננים יכולים להביא רמה חדשה של יכולת התאמה למערכות אוטומציה תעשייתית, שבהן גמישות וחוסן הם חיוניים. זה כולל יישומים ברובוטיקה, תחזוקה חזויה וייצור מדויק, שבהם פתרונות FPGA מותאמים-במיוחד מספקים את המהירות והיעילות הדרושים לעיבוד כמויות אדירות של נתונים בזמן-אמת.

עתיד תקן HFM והצעדים הבאים

1. תוכניות אימוץ והרשאה עולמיות: SGeT צפויה להפעיל תוכניות הרשאה כדי להבטיח ש-FPGA SoMs עומדים בתקני HFM. הרשאה יכולה לשפר את האמינות של ספקי FPGA ולספק למשתמשי הקצה ביטחון בתאימות ואמינות מוצרים, בדומה לתוכניות ההרשאה בתקני טכנולוגיה אחרים כמו PCIe ו-USB.
2. פיתוח ורשתות תמיכה של האקוסיסטם: גורם מפתח בהצלחת תקן HFM יהיה פיתוח של אקוסיסטם חסון, כולל חומרי הדרכה, פורומים למפתחים וספריות תוכנה. תשתית תמיכה זו תאפשר למהנדסים למנף ביעילות את רכיבי ה-FPGA SoM בפרויקטים שלהם, ולקדם את אימוץ התקן.
3. מימון מחקר ופיתוח: ככל שיוזמת HFM תהפוך למקובלת, אנו עשויים לראות התעניינות מוגברת מצד ממשלות, מוסדות מחקר ומשקיעים פרטיים במימון פרויקטים הנשענים על תקני HFM. מימון כזה יכול להאיץ את המחקר ופיתוח (R&D), ולהביא יישומי FPGA חדשניים לשוק מהר יותר, במיוחד במגזרים הנשענים על מחשוב מאובטח, מידרגי ובעל ביצועים עיליים.
4. פוטנציאל התרחבות היקף התקן: ככל שהטכנולוגיה ויכולות ה-FPGA מתפתחות, ישנה אפשרות להרחיב את תקן HFM כדי להתאים לטכנולוגיות מתפתחות, כגון מחשוב קוונטי ואינטגרציית פוטוניקה. על ידי ביסוס תקן גמיש כעת, SGeT מניחה את הבסיס לשיפורים עתידיים היכולים לשלב פיתוחי חומרה של הדור-הבא באקוסיסטם של FPGA SoM.

תקן מאוחד של מודולי FPGA‏ (HFM‏) לא רק עונה לאתגרי התעשייה הנוכחיים אלא ממצב את טכנולוגיית FPGA‏ עבור צמיחה מתמשכת, יכולת התאמה ורלוונטיות בנוף המתפתח במהירות של מחשוב משובץ. באמצעות פיתוח ושיתוף פעולה מתוקננים, יוזמה זו שואפת להעצים את המתכננים, לעודד חדשנות ולהאיץ את זמן היציאה לשוק על פני קשת רחבה של יישומים.

למה לבחור ב-iWave

הפורטפוליו הנרחב של פלטפורמות FPGA ו-SoC FPGA של iWave, בשילוב עם המומחיות הטכנית העמוקה שלה, מאפשרים ללקוחות לפתח מוצרים מתקדמים הממנפים את הפיתוחים העדכניים ביותר ב-AI, למידת מכונה ומחשוב קצה. הודות לשיתוף הפעולה עם iWave, חברות יכולות להאיץ את פיתוח המוצרים שלהן, להפחית סיכונים ולהיות לפני המתחרים שלהם בנוף טכנולוגי יותר ויותר מורכב.

לפרטים נוספים או לדיון בדרישות התאמה-מיוחדת, אנא פנו אלינו ב-mktg@iwave-global.com‏