防御级 FPGA 首次亮相，抢先体验

Microchip Technology Inc. 为边缘的嵌入式系统提供防御级安全性，为 PolarFire SoC FPGA 提供早期访问程序 (EAP)。该平台是中端 PolarFire FPGA 系列中第一个经过强化的实时、支持 Linux、基于 RISC-V 的微处理器子系统。该平台可用于通信、国防、医疗和工业自动化应用。

该芯片是业界首款具有确定性、连贯 RISC-V CPU 集群和确定性 L2 存储器子系统的 SoC FPGA，支持 Linux 和实时应用。 2 MB 内存子系统可以配置为高速缓存、暂存器或直接存取内存。这意味着嵌入式开发人员可以在确定性架构中获得 Linux 的优势，并结合 PolarFire FPGA 的安全性和低功耗特性。

此外，PolarFire SoC 架构还包括可靠性和安全功能，例如所有内存上的单纠错和双错误检测 (SEC-DED)、物理内存保护、抗差分功率分析 (DPA) 加密核心、防御级安全启动, 和 128 Kb 的闪存启动内存。

Microchip FPGA 业务部门的技术研究员兼产品架构和规划负责人 Ted Speers 表示，RISC-V 解决的一个关键需求是一个处理器的概念，该处理器可以运行 Linux 并满足实时要求。 “我们已经使用 PolarFire 技术实现了低功耗和可靠性，但要真正实现这一目标，我们需要实时处理器。我们希望一个处理器能够同时满足 [并行运行 Linux 和实时应用程序] 的需求。”

由于嵌入式设计人员的几个关键优势，在单芯片上使用 FPGA + CPU 进行设计在过去几年中持续增长。它改进了特定任务的处理并实现了定制和灵活性，同时减少了组件数量、功耗和电路板空间。

确定性且对安全至关重要的 PolarFire SoC 可提供电源效率，与行业中的竞争设备相比，其功耗最多可降低 50%。因此，它无需风扇和散热器，从而减少了材料清单。

“在许多情况下，我们的 PolarFire 技术比竞争 FPGA 的功耗低 50%，”Speers 说。他补充说，它们可用于散热是一个大问题的小型环境中，使客户能够从系统中移除风扇，从而节省成本并解决许多难以设计的系统限制。

Speers 说，仅仅因为您提供较低的功率就让客户切换是很困难的，但在这些应用中，PolarFire 技术可以让他们立即切换，因为有额外的好处。

Speers 说，当 CPU 和 FPGA 位于单个芯片上时，电路板空间会减少，但也可以改进特定任务的处理，并减少延迟，因为它们都在一个芯片上，而不是在电路板上的芯片对芯片。 “通过可编程结构，它还为您提供了通常不会有的大量定制和灵活性。这对于标准尚未完全确定且您可能需要在该领域进行一些更改的新兴技术尤为重要。

“确定性子系统是所有魔法发生的地方，”斯佩尔斯说。 “Microchip 设计了一种芯片，该芯片可以在确定性和连贯的存储器子系统中与实时内核并行运行主流 Linux 操作系统及其所有应用程序。”并且通过从 1 MB 移动到 2 MB L2 缓存，客户可以使用 1 MB 作为本地内存，用于四个应用核心中的任何一个的确定性实时应用。

作为额外的好处，Microchip 的 SmartFusion 2（业界首个具有完整处理器子系统的 SoC FPGA 架构）的现有客户可以轻松迁移到 PolarFire SoC。 PolarFire SoC 的 2 MB L2 内存子系统可以配置为本地内存，两个平台都使用具有固件驱动程序和相同开发工具的通用外设。

应用包括热挑战环境，例如工业物联网交换机和远程无线电头；电池供电的环境，如便携式热成像仪、便携式超声设备、安全军用无线电和便携式测试和测量，以及机器学习和信任根应用，如武器平台、安全军用无线电和无人机。

该芯片是 Microchip 对 RISC-V 设计日益增长的支持的一部分。 Mi-V 合作伙伴包括 WindRiver、Mentor Graphics、WolfSSL、ExpressLogic、Veridify、Hex-Five 和 FreeRTOS，以及来自 IAR 系统和 AdaCore 的开发工具。

作为抢先体验计划 (EAP) 的一部分，符合条件的客户现在可以开始使用 Microchip 的 Libero SoC 12.3 FPGA 设计套件和 SoftConsole 6.2 集成开发环境进行设计。他们还可以使用微处理器子系统的虚拟模型 Renode 调试嵌入式应用程序。

PolarFire SoC 的调试功能包括来自 Mi-V 合作伙伴 UltraSoC 的指令跟踪和被动运行时可配置的高级可扩展接口 (AXI) 总线监视器、50 个断点、FPGA 架构监视器和 Microchip 的内置双通道逻辑分析仪 SmartDebug。

要获得抢先体验计划的资格，客户可以联系 [email protected]。客户现在可以通过访问将于 2020 年第三季度提供的 PolarFire Icicle 套件的原理图和 Gerber 文件以及电路板设计指南开始设计。 MPFS250T 将于 2020 年第三季度开始提供样品。