سمات المنتج

ميكروسيمي

تعد شركة Microsemi، التي يقع مقرها الرئيسي في إيرفاين، كاليفورنيا، إحدى الشركات الرائدة في تصميم وتصنيع وتسويق الدوائر المتكاملة عالية الأداء التناظرية والإشارات المختلطة وأشباه الموصلات عالية الموثوقية التي تدير وتتحكم أو تنظم إمدادات الطاقة، وتحمي من طفرات الجهد العابرة وتنقل واستقبال وتضخيم الإشارات.

تشتمل منتجات Microsemi على مكونات مستقلة وحلول دوائر متكاملة تعمل على تحسين تصميمات العملاء من خلال تحسين الأداء والموثوقية وتحسين البطاريات وتقليل الحجم وحماية الدوائر.التطبيقات.

مقدمة إلى FPGAs في Microsemi

استحوذت شركة Microsemi على شركة Actel في عام 2010، مما جعل عمر FPGAs الخاص بشركة Microsemi ثلاثة عقود.تم استخدام FPGAs من Actel بنجاح في أكثر من 300 برنامج فضائي على مدار العقد الماضي، مما يثبت أن FPGAs من Actel موثوقة بلا شك.

كانت الأجهزة المضادة للصمامات موجهة بشكل أساسي للسوق العسكرية وليست مفتوحة للسوق المدنية، لذا كان انطباع Actel دائمًا غامضًا حتى عام 2002 عندما تم تقديم FPGAs المبتكرة المعتمدة على الفلاش، مما كشف النقاب عن سر Actel، الذي صنع منذ ذلك الحين تدريجيًا طريقها إلى السوق المدنية ومعروفة لدى الجميع.كانت أول بنية FPGA للفلاش هي ProASIC، والتي حازت خصائصها أحادية الشريحة المكافئة لـ CPLDs واستهلاك الطاقة المنخفض وخصائص السعة العالية التي تتجاوز تلك الخاصة بـ CPLDs على ثناء مهندسي التطوير، واستخدم المزيد والمزيد من الأشخاص FPGAs لهندسة الفلاش لتحل محل CPLDs الأصلية و SRAM FPGAs.

مع استمرار تغير احتياجات المجتمع، تعمل Actel باستمرار على تحسين تقنية FPGA الخاصة بها، وتعمل باستمرار على تحسين وإثراء الوظائف والموارد الداخلية لـ FPGAs، وفي عام 2005 أطلقت Actel الجيل الثالث من FPGAs ذات بنية الفلاش - ProASIC3/E.كان الإطلاق الناجح لـ ProASIC3/E بمثابة موجة جديدة من التطوير.كان الإطلاق الناجح لـ ProASIC3/E بمثابة إعلان عن "معركة" جديدة بين FPGAs.تم تصميم عائلة ProASIC3/E استجابة لطلب السوق القوي على FPGAs كاملة المواصفات ومنخفضة التكلفة للتطبيقات الاستهلاكية والسيارات وغيرها من التطبيقات الحساسة للتكلفة.فيما يلي منتجات Actel.

Fusion: أول FPGA في الصناعة مزود بوظيفة تناظرية، ويدمج AD 12 بت، وذاكرة فلاش، وRTC، ومكونات أخرى لجعل SoC حقيقة واقعة.

IGLOO: FPGA ذو طاقة منخفضة للغاية مع وضع السكون Flash*تجميد فريد من نوعه، حيث يصل أقل استهلاك للطاقة إلى 5μW ويتم الحفاظ على حالة ذاكرة الوصول العشوائي والسجلات.

IGLOO2: إدخال/إخراج محسّن يعتمد على IGLOO، ويقدم عددًا رائعًا من منافذ الإدخال/الإخراج، ودعم مدخلات مشغل Smitter، والتوصيل السريع، وميزات أخرى.

ProASIC3L: لا يتميز بالأداء العالي لـ ProASIC3 فحسب، بل يتميز أيضًا باستهلاك منخفض للطاقة.

Nano: جهاز FPGA الأقل استهلاكًا للطاقة في الصناعة، مع حد أدنى من استهلاك الطاقة الثابتة يبلغ 2 ميكروواط، ويتميز بحزمة صغيرة جدًا 3 مم * 3 مم وسعر يبدأ من 0.46 دولارًا أمريكيًا.

تعد هذه السلسلة كلها جزءًا من الجيل الثالث من FPGAs الخاصة ببنية Flash من Actel، والتي يمكن أن تلبي ميزاتها المختلفة احتياجات الأسواق المختلفة وتجلب للمستخدمين مجموعة واسعة من الخيارات والتأثيرات غير المتوقعة لتعزيز القدرة التنافسية لمنتجاتها.دعونا نلقي نظرة على الميزات المثيرة للجيل الثالث من بنية فلاش FPGAs من Actel.

عائلة Polarfire FPGA

تعد أجهزة PolarFire FPGA من Microsemi من الجيل الخامس من أجهزة FPGA غير المتطايرة التي تتميز بأحدث تقنيات المعالجة غير المتطايرة مقاس 28 نانومتر، وكثافة متوسطة، وأقل استهلاك للطاقة، وبنية FPGA مدمجة منخفضة الطاقة، وجهاز إرسال واستقبال منخفض الطاقة بسرعة 12.7 جيجابت في الثانية، وPCI Express مزدوج مدمج منخفض الطاقة Gen2 (EP/RP) بالإضافة إلى أجهزة أمان البيانات الاختيارية ومعالج مشترك مدمج للتشفير منخفض الطاقة.مع ما يصل إلى 481 ألف خلية منطقية، وفولتية تشغيل تبلغ 1.0 فولت - 1.05 فولت، ودرجات حرارة التشغيل التجارية (0 درجة مئوية - 100 درجة مئوية) والصناعية (-40 درجة مئوية - 100 درجة مئوية)، فإن خط إنتاج FPGA من Microsemi واسع النطاق، ويؤدي إطلاق PolarFire إلى توسيع سوقها المحتملة لـ FPGAs إلى سوق الأجهزة متوسطة الكثافة بقيمة 2.5 مليار دولار.

لماذا نستخدم Microsemi FPGAs

1 إجراءات أمنية مشددة

ينعكس أمان FPGAs لبنية Actel Flash في ثلاث طبقات من الحماية.

الطبقة الأولى تنتمي إلى الطبقة المادية للحماية، ترانزستورات الجيل الثالث من بنية Flash FPGAs من Actel محمية بـ 7 طبقات من المعدن، وإزالة الطبقة المعدنية من الصعب جدًا تحقيق الهندسة العكسية (من خلال وسائل معينة لإزالة المعدن طبقة لرؤية حالة التبديل للترانزستورات الداخلية وبالتالي إعادة إنتاج التصميم)؛تعد Flash FPGAs غير متطايرة، ولا تحتاج إلى شريحة تكوين خارجية، وشريحة واحدة، ويمكن تشغيلها وتشغيلها دون خوف من اعتراض دفق البيانات أثناء عملية التكوين.

الطبقة الثانية هي تقنية تشفير Flash Lock، والتي كما يوحي الاسم لها تأثير قفل على خلايا الفلاش.وهي عبارة عن خوارزمية تشفير 128 بت تمنع العمليات غير المصرح بها على الشريحة عن طريق تنزيل المفتاح على الشريحة للتشفير، وبدون المفتاح لا يمكن برمجة الشريحة أو مسحها أو التحقق منها وما إلى ذلك. الطبقة الثانية هي تشفير Flash Lock التكنولوجيا، وهي عبارة عن خوارزمية تشفير 128 بت تمنع العمليات غير المصرح بها على الشريحة عن طريق تنزيل المفتاح على الشريحة للتشفير.

أما الطبقة الثالثة فهي تقنية تقوم بتشفير ملفات البرمجة باستخدام خوارزمية التشفير AES القياسية عالميًا، وهي خوارزمية تشفير تلتزم بوثيقة معايير معالجة المعلومات الفيدرالية الأمريكية (FIPS) رقم 192، والتي تستخدمها الوكالات الحكومية الأمريكية لحماية المعلومات الحساسة والعامة.يمكن أن تحتوي الخوارزمية على مفاتيح 128 بت تقريبًا 3.4 × 1038، مقارنةً بحجم المفتاح 56 بت في معيار DES السابق، والذي يوفر حوالي 7.2 × 1016 مفتاحًا.في عام 2000، اعتمد المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) معيار AES ليحل محل معيار DES لعام 1977، مما أدى إلى تحسين موثوقية التشفير بشكل كبير.يوضح NIST الأمان النظري الذي توفره AES من خلال إظهار أنه إذا كان نظام الحوسبة قادرًا على فك مفتاح DES 56 بت في ثانية واحدة، فقد يستغرق الأمر ما يقرب من 149 تريليون سنة لكسر مفتاح AES 128 بت، في حين تم توثيق الكون على أنه أقل من 20 مليار سنة، لذلك يمكنك أن تتخيل مدى موثوقية الأمن.

تسمح Actel Flash FPGAs، المستندة إلى الحماية الثلاثية المذكورة أعلاه، بحماية عنوان IP الثمين الخاص بالمستخدم بشكل جيد كما تجعل مزود خدمة الإنترنت عن بعد ممكنًا، مما سيوفر الأمان الأكثر موثوقية للتصميمات المنطقية القابلة للبرمجة.

2 موثوقية عالية

هناك نوعان من الأخطاء لا مفر منهما في الترانزستورات المعتمدة على SRAM: الخطأ الناعم والخطأ الثابت، والتي تنتج عن جزيئات عالية الطاقة (النيوترونات والجسيمات) في الغلاف الجوي التي تقصف ترانزستورات SRAM، والتي قد تتغير بسبب محتواها العالي من الطاقة. حالة الترانزستور أثناء الاصطدام بترانزستور معين.

ما يسمى بالخطأ الناعم يتعلق بشكل أساسي بذاكرة SRAM، على سبيل المثال SRAM وDRAM وما إلى ذلك. عندما يضرب جسيم عالي الطاقة ذاكرة بيانات SRAM، سيتم عكس حالة البيانات، من 0 إلى 1 أو 1 إلى 0، مما يؤدي إلى خطأ مؤقت في البيانات، والذي سيختفي عند إعادة كتابة البيانات.هذه أخطاء قابلة للاسترداد ويمكن تقليلها من خلال دوائر اكتشاف الأخطاء وتصحيحها (EDAC) المدمجة في FPGA.

يحدث خطأ في البرنامج الثابت عندما تتعرض خلية تكوين SRAM FPGA أو بنية الكابلات لقصف جسيمات نشطة في الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى تغيير في الوظيفة المنطقية أو خطأ في الأسلاك يؤدي إلى فشل كامل في النظام وسيستمر حتى يتم فحصه وتصحيحه.

إن بنية Actel Flash محصنة ضد أخطاء البرامج الثابتة نظرًا لتقنية Flash الفريدة الخاصة بها، والتي تتطلب جهدًا عاليًا لتغيير حالة الترانزستور في عملية Flash، وهو متطلب لا يمكن تلبيته بواسطة الجزيئات النشطة العادية، لذا فإن التهديد يكاد يكون منعدمًا -موجود.

3 انخفاض استهلاك الطاقة

هناك بشكل عام أربعة أنواع من استهلاك الطاقة في FPGAs: طاقة التشغيل، وطاقة التكوين، والطاقة الساكنة، والطاقة الديناميكية.بشكل عام، تحتوي FPGAs على جميع أنواع استهلاك الطاقة الأربعة، في حين أن Actel Flash FPGAs لديها طاقة ثابتة وديناميكية فقط، ولا توجد طاقة تشغيل أو طاقة تكوين، حيث أن زيادة الطاقة لا تتطلب تيار بدء تشغيل كبير، وخفض الطاقة غير متطايرة ولا تتطلب عملية التكوين.

تتكون FPGAs المستندة إلى الفلاش من ترانزستورين لكل مفتاح قابل للبرمجة، بينما تتكون FPGAs المستندة إلى SRAM من ستة ترانزستورات لكل مفتاح قابل للبرمجة، لذلك فيما يتعلق بتحليل استهلاك طاقة المحول، تستهلك Flash FPGAs طاقة أقل بكثير من SRAM FPGAs.

تدعم سلسلة Fusion وضع استهلاك الطاقة المنخفض حيث يمكن للرقاقة نفسها توفير جهد 1.5 فولت للنواة ويمكن إيقاف تشغيلها واستيقاظها من خلال RTC الداخلي ومنطق FPGA لتحقيق استهلاك أقل للطاقة؛تم تصميم سلسلة Actel IGLOO وIGLOO+ من FPGAs للتطبيقات المحمولة باستخدام وضع Flash* Freeze الفريد الذي يمكنه تقليل استهلاك الطاقة الثابتة إلى مستوى منخفض يصل إلى 5uW وحفظ البيانات من ذاكرة الوصول العشوائي (RAM).

سوف تستهلك أجهزة Actel Flash FPGA طاقة أقل بكثير من المنتجات المنافسة، سواء بشكل ثابت أو ديناميكي، ويمكن استخدامها في التطبيقات الحساسة للطاقة والتي تتطلب استهلاكًا منخفضًا للطاقة، مثل أجهزة المساعد الرقمي الشخصي ووحدات تحكم الألعاب وما إلى ذلك.