黃河之水與小荷尖角，探尋智能浪潮中的FPGA之道

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智能和可穿戴設備的浪潮席卷全球，產(chǎn)品使用和設計周期正在經(jīng)歷史無前例的高速更迭。隨之產(chǎn)生的是，各類專用的設備芯片并不能快速的做出反應，不同的平臺更使得設計的難度加大。電池的面積和供電能力有限，智能設備在功能增加的同時，又被要求有更低的功耗。

“此時，一顆靈活、低功耗、低成本的FPGA芯片便成了改變未來消費類電子產(chǎn)品的利器，這是京微雅格適時推出黃河（HR）系列低功耗可配置應用平臺（CAP）的初衷。“京微雅格CEO劉明博士如是說。

黃河之水，灌溉智能設備的關鍵市場

簡單來說，CAP是京微雅格首創(chuàng)的一種“FPGA+CPU+RAM+Flash“的可配置應用平臺，硬件可重構、軟件可編程是它的特點，被譽為多個行業(yè)的“萬能芯片”。

黃河（以下簡稱HR）系列芯片基于40納米臺聯(lián)電低功耗工藝，面向高性能、低功耗、靈活性以及安全性四大目標對產(chǎn)品的指標做了全盤的優(yōu)化。據(jù)了解，HR系列的目標市場主要包括智能手機、可穿戴設備、車載娛樂、手持設備以及智能玩具等智能設備。

京微雅格產(chǎn)品市場總監(jiān)竇祥峰表示，相比直接競爭對手Lattice的產(chǎn)品，HR系列擁有最高的芯片密度、最小的芯片面積以及更豐富的IO單元。同時，HR系列的市場定位是成為手機及便攜式設備廠商的主要供應商，以及手機芯片商的主要合作伙伴。

HR的運行速度最高可達到300Mhz,在支持LVDS、提供最多4個PLL鎖相環(huán)的同時亦支持更多的邏輯資源，通過關斷片上資源降低靜態(tài)功耗，再通過動態(tài)時鐘切換以及門控時鐘系統(tǒng)有效的降低動態(tài)功耗，是京微雅格低功耗創(chuàng)新工藝的秘密所在。同時，通過特別優(yōu)化的邏輯結構來對片上的不同區(qū)域進行電源管理，也是HR系列的靜態(tài)功耗能夠抵御32uA的重要基礎。

HR03器件剖面圖

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HR作為一款低功耗器件，并沒有減少它的高速接口配置，MIPI、HSIC、DVI以及HDMI等協(xié)議都有標準的支持。京微雅格為了最大限度的保護客戶的設計安全，且考慮到SRAM數(shù)據(jù)流對外的透明度，特別加入了128位的AES配置文件流進行加密和解密，以及加入了384位的Efuse用來存儲AES密鑰和器件唯一的ID。

HR系列目前有HR01、HR02、HR03、HR07和HR16五個型號，其中HR01和HR02采用1.5mm*1.5mm的WLCSP晶圓級芯片封裝，是業(yè)界同類產(chǎn)品中最小的封裝。此外，以HR03器件為例，它相比以往的ASSP方案減少了97%的芯片面積（ASSP面積為12mm*18mm），且降低了70%的成本。

演示系統(tǒng)的靜態(tài)功耗約為138uA

竇祥峰補充說，HR是業(yè)界第一個具有媲美ASIC高速差分通道的低功耗器件，同時也是業(yè)界第一個可支持1080P圖像的低功耗器件。

京微雅格CME-HR3評估板

目前，京微雅格HR系列芯片已經(jīng)能夠為客戶提供評估板，預計2014年第三季度進行大規(guī)模量產(chǎn)。此外，京微雅格已經(jīng)開始提供可免費下載的Primace開發(fā)軟件，以幫助用戶加速產(chǎn)品的上市時間。

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小荷已露尖尖角，可穿戴設備與低功耗FPGA的結合

物聯(lián)網(wǎng)帶來的經(jīng)濟價值巨大，預計2020年將有500億部設備接入物聯(lián)網(wǎng)，其中到2018年可穿戴設備的市場價值將高達120多億美元。

在投資運作紛紛涌入可穿戴設備領域之時，應用處理器的靈活性、多傳感器的統(tǒng)一管理以及系統(tǒng)的功耗，為可穿戴產(chǎn)品的設計帶來難題。協(xié)處理器、豐富接口及擴展、統(tǒng)一管理平臺的的天然優(yōu)勢，為FPGA在可穿戴領域帶來了機會。

對于可穿戴設備的設計，能夠無縫的連接模擬外設的需求變得越來越突出，而京微雅格認識到這一趨勢，正在對以往較難支持模擬外設連接的FPGA進行突破。在即將發(fā)布的“山“系列最新產(chǎn)品M7中，我們會看到京微雅格將ADC采樣引入其中，值得諸位工程師關注。

中關村科技園區(qū)管理委員會副主任周國林評價道：“小荷已露尖尖角，京微雅格最新的低功耗FPGA打破了美國企業(yè)的技術壟斷，從延續(xù)性創(chuàng)新躍步為顛覆式創(chuàng)新，是中關村創(chuàng)業(yè)基地的驕傲。

據(jù)悉，京微雅格在已量產(chǎn)的CME-R“河”系列上投入的總研發(fā)費用超過1億元，而2014到2014年將會繼續(xù)投入4.5億元用以CME-C高密度“云”系列產(chǎn)品的研發(fā)，采用40nm和28nm先進工藝，進一步降低功耗、提高速度，以滿足通信、電力等重點行業(yè)的高性能FPGA需求。此外，極高容量、極高性能的CME-Px“星”系列正處在預研階段，采用22~14nm工藝，預計在2017年后問世。

京微雅格“山”、“河”、“云”、“星”系列產(chǎn)品規(guī)劃

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