Microsemi下一代SmartFusion2 SoC FPGA 實現性能突破
2012-10-11 08:24:44 本站原創Microsemi推出下一代SmartFusion2 SoC FPGA;提供安全性、可靠性和低功耗的突破能力
業界唯一瞄準工業、國防、航空、通訊和醫療應用的快閃FPGA器件
致力于提供幫助功率管理、安全、可靠與高性能半導體技術產品供應商美高森美公司(Microsemi Corporation，紐約納斯達克交易所代號：MSCC)發布新的SmartFusion2系統級芯片(system-on-chip，SoC)現場可編程門陣列(field programmable gate array，FPGA)系列。Microsemi下一代SmartFusion2 SoC FPGA設計用于滿足關鍵性工業、國防、航空、通訊和醫療應用對先進安全性、高可靠性和低功耗的基本需求。SmartFusion2在單一芯片上集成了固有可靠性的快閃FPGA架構、一個166(MHz)ARM Cortex-M3處理器、先進的安全處理加速器、DSP模塊、SRAM、eNVM和業界所需的高性能通訊接口。
美高森美公司總裁兼首席執行官James J. Peterson稱：“幾年前，我們通過增強產品組合、集中研發力量，以及戰略性增添用于高價值、高門檻市場的關鍵產品和技術，實施了推動高價值市場增長的策略。新的SmartFusion2產品系列是美高森美正在開發的業界領先產品之一，這些產品拓展我們的總體系統解決方案產品陣容，并且進一步鞏固公司在安全性至關重要、可靠性不容妥協，以及低功耗必不可少的各個應用領域的領導地位。”
美高森美公司副總裁兼總經理Esam Elashmawi表示：“我們新推出SmartFusion2 SoC FPGA設計用于工業、國防、航空、通訊和醫療行業的具有挑戰性的安全關鍵性應用，在這些應用中，可靠且無瑕疵的器件運行是必需的。我們的SmartFusion2器件具備所需的差異化特性，能夠確保在非常低的功耗下安全、可靠地運行。這些下一代器件還具有較高的密度和行業標準接口，使得我們能夠滿足更廣大范圍的主流應用需求。”
美高森美已經接洽計劃在廣泛的應用中使用SmartFusion2器件的領先客戶，應用包括飛行數據記錄器、武器系統、除顫器、手持無線電設備、通訊系統管理應用和工業馬達控制。
SmartFusion2：設計和數據安全性
近期針對工業、國防、航空、通訊和醫療系統的攻擊事件，突顯了對電子系統內的安全性和防篡改防護措施的需求。SmartFusion2包含突破性的安全能力，采用了基于非易失性快閃技術的最先進設計保護功能，易于保護機密和高價值的設計，防止篡改、克隆、過度建造、反向工程和偽造。
SmartFusion2提供了最先進的設計和數據安全能力，它使用SoC FPGA業界唯一具備物理上不可克隆功能(physically unclonable function，PUF)的密匙登記和重建能力，打造具有安全密匙存儲能力的根源可靠性(root-of-trust)設備。SmartFusion2也是唯一使用Cryptographic Research Incorporated (CRI)產品組合技術來防御差分功率分析(differential power analysis，DPA)攻擊的SoC FPGA器件。用戶還可以利用多個內置的加密處理加速器，包括：先進加密標準(advanced encryption standard，AES) AES-256、安全散列算法(secure hash algorithm，SHA) SHA-256、384位橢圓曲線密碼(elliptical curve cryptographic，ECC)引擎，以及不確定性隨機位發生器(non-deterministic random bit generator，NRBG)。
借助這些特性組合，以及基于快閃的架構，SmartFusion2成為市場上最安全的FPGA器件。
SmartFusion2:高可靠性
美高森美的可編程邏輯解決方案廣泛用于國防和航空應用，因為它們具備高可靠性和單事件翻轉(single event upset，SEU)免疫能力。SEU可以引起二進位代碼狀態改變并損壞數據，導致硬件故障。SEU防御需求也開始擴展到工業和醫療應用領域。
SmartFusion2器件設計用于滿足眾多行業標準的要求，包括IEC 61508、DO254和DO178B，并且具有達到零故障率(failures in time, FIT)的SEU免疫能力。作為一項附加優勢，SmartFusion2快閃FPGA架構無需外部配置來提供額外的安全防護水平，因為在電源關閉時，這款SoC FPGA能夠保留其配置，并實現“瞬間啟動”(instant-on)性能。
SmartFusion2是唯一能夠保護其所有的SoC嵌入式SRAM存儲器避免SEU錯誤的SoC FPGA器件。這是通過在Cortex-M3嵌入式暫時存儲器(scratch pad memory) 等嵌入式存儲器、以太網、控制器局域網(CAN)和USB緩沖器上，使用單錯校正、雙錯檢測(single error correction, double error detection，SECDED)保護功能來完成的，并且提供用于DDR內存控制器的選項。
這些產品特性，以及基于快閃的器件架構，使得SmartFusion2成為用于需要防止破壞性SEU事件發生的航空環境等嚴苛應用的理想解決方案。
SmartFusion2：最低功耗
SmartFusion2 SoC FPGA為設計人員提供了比同等的SRAM FPGA器件低100倍的待機功耗，且不影響性能。設計人員可以通過簡單的命令來啟用Flash*Freeze待機功耗模式。在此模式中，可以保持所有寄存器和SRAM的狀態、設置I/O狀態、以低頻率時鐘運行微處理器子系統(microprocessor sub-system，MSS) 與MSS外設相關的I/O。SmartFusion2 SoC FPGA器件能夠在大約100μs內進入和退出Flash*Freeze模式，適用于需要短暫間歇活動的低占空比應用，比如尺寸、重量和功率都至關重要的防御無線電應用。
SmartFusion2：技術信息
美高森美基于快閃技術的SoC FPGA為低功耗重新定義。其50K查找表(look-up table，LUT) 器件能夠實現10mW靜態功耗，包括處理器且不會犧牲性能。采用Flash*Freeze待機模式，功耗更下降至1mW。與類似的SoC FPGA或FPGA器件相比，待機功率降低了大約100倍。
Microsemi SmartFusion2器件具有從5K LUT到120K LUT的密度范圍，加上用于數字信號處理(digital signal processing，DSP)的嵌入式存儲器和多個累積模塊。高帶寬接口包括具有靈活性5G SERDES的PCI Express (PCIe)，以及高速雙數據速率DDR2/DDR3內存控制器。該器件還包含了采用一個166 MHz ARM Cortex-M3處理器、片上64KB eSRAM和512KB eNVM的微處理器子系統(microprocessor sub-system，MSS)，以期最大限度地減小總體系統成本。MSS具有增強性嵌入式跟蹤宏單元(embedded trace macrocell，ETM)、8 Kbyte指令高速緩存，以及包括控制器局域網(controller area network，CAN)、千兆位以太網和高速USB 2.0的外設。另外還有可選的安全加速器可用于數據安全應用。
采用SmartFusion2進行設計
系統設計人員可以采用新推出且易于使用的Libero? SoC軟件工具套件來設計SmartFusion2器件。Libero SoC集成了來自Synopsys公司的業界領先的綜合工具、調試軟件和DSP支持，來自Mentor Graphics公司的仿真工具，以及功率分析、時序分析和按鍵式設計流程。固件開發完全集成在Libero SoC內，采用來自GNU、IAR和Keil公司的編譯和調試軟件。根據系統創建器(System Builder)選擇，可以自動生成所有的器件驅動程序和外設初始化。ARM Cortex-M3處理器包含對EmCraft Systems的嵌入式Linux，以及Micrium的FreeRTOS、SAFERTOS和uc/OS-III等操作系統的支持。
