Arria II アプリケーション

Arria® II FPGA は低消費電力の 6.375 Gbps トランシーバ搭載FPGA です。Arria II FPGAは、アダプティブ・ロジック・モジュール(ALM)、デジタル信号処理(DSP)ブロック、エンベデッド RAM、そして PCI Express® ハード IP コアを含むフル機能を搭載した 40nm FPGA アーキテクチャを採用し、コスト重視のアプリケーションに対応するように設計されています。

放送機器アプリケーション

放送業界では、HD ビデオを必要とするため、より広い帯域幅、より高度な複雑性、およびトリプル・レート SDI に対する要求が拡大しています。同時に、放送機器の運用や基盤整備に伴うコストも上昇傾向にあり、低消費電力および小さな実装面積の製品の需要を押し上げています。

ASSP などの従来のコンポーネント・ソリューションでは、より高度な集積化や製品の差別化の機会を提供できず、またフル・カスタム ASIC ではリスクが高すぎて、大きな資本投資と長い開発時間が必要なため、製品の市場投入が遅れるおそれがあります。

トランシーバ内蔵のArria® II FPGA を使用すれば、高性能カスタム・ビデオ処理、低消費電力、小さな物理的実装面積を特長とし、トリプル・レート SDI やその他の高速シリアル・プロトコルを提供する、益々複雑化、集積化される製品の要求を満たすことができます(図 1.標準的なArria II ブロードキャスト・アプリケーション)。Arria II FPGA は、柔軟性、開発のしやすさ、迅速な「Time-to-Market」、業界をリードするトランシーバ・テクノロジをすべて兼ね備えたデバイスであり、円滑で迅速な製品開発を可能にします。

SDI MegaCore® ファンクション や Arria II 開発キット (3G & 6G エディション) などの Arria II をベースとする放送機器向けソリューションを確認することで、放送業界をリードしている企業がアルテラのプログラマブル・ロジックを選択する理由を解明できます。

Arria II FPGA 向けの標準的な放送機器アプリケーション

プロフェッショナル・カメラ用の出力処理

防衛機器アプリケーション

防衛機器アプリケーション機能には、かつて ASIC デザインやマイクロプロセッサ・システムが使用されてきましたが、FPGA を使用することによって、より短いデザイン・サイクル期間とより簡単なハードウェア検証プロセスの恩恵を受けられるようになりました。特にアルテラの 40nm Arria® II FPGA は、防衛機器アプリケーションに最適です。Arria II FPGA は、最高速度 6.375 Gbps の内蔵トランシーバ、豊富なメモリおよびロジック・リソース、およびデジタル信号処理 (DSP) 機能を備えています。

下の図は、拡大を続ける、プログラマブル・ロジック・デバイスで対応可能な防衛電子機器デザインの分野を示しています。

デザイン分野

ツール・フローと IP (intellectual property) の再利用に重きを置く SoC (system-on-chip) 統合の効果は、高い潜在能力を秘めています。難易度の高い検証と厳格なテスト要件が求められる防衛電子機器システムにおいて、この性能は特に必要です。

システム・エンジニアが考慮しなければならない数々の技術要件を簡単にまとめることはできませんが、Arria II FPGA が対応する防衛電子機器技術の 3 つの主要イニシアチブは、小型化、軽量化、消費電力 (SWaP) の低減です。

最も単純な SWaP 削減手法は、1 つのチップに多くのサブシステムを統合することです。これは堅牢なシステム・エンジニアリング・プロセスとワークフロー制御により可能になりますが、その結果、FPGA オープン・システム・デザインと改ざん防止技術の重要性が高まります。新しい SoC デザインで効率化を図るためには、デザインの再利用をシステム・デザイン・フローの基本事項とする必要があります。

アルテラ® のデザイン・フローでは、デザイン・エントリ・プロセス全体において、標準インタフェース IP が利用できます。これには、アルテラのトランシーバ技術向けに最適化された高速な Serial Rapid IO® 規格、ソフトとハード両者の PCI Express コア、ギガビット・イーサネット、10 ギガビット・イーサネット・コアなどがあります。また、自社開発の IP コアについては、それらのコアをアルテラの Qsys システム統合ツールでカプセル化するという単純なプロセスにより、再利用可能な重要ロジック・ブロックとして、容易なアーカイブと取り出しが実現できます。

Arria II FPGA の特長と機能に注目すべき理由は数多くありますが、コスト重視の防衛機器システムの設計者は、デザイン・フローも評価する必要があります。プログラマブル・デバイスのデザイン時の生産性には、検証、デバッグ、コンパイル時間が含まれています。これらはすべて防衛プログラムにおいてスケジュール上の重大なリスクをもたらす可能性があります。そのためアルテラは、コンパイル時間の改善、チームによる「ボトムアップ」デザインを可能にするためのマルチプロセッサ合成のサポートとインクリメンタル・コンパイル技術、および、システム・バスの高速生成のための Qsys ツールに大きな投資を行っています。

ワイヤレス・アプリケーション

3G や LTE (Long Term Evolution) などの新しいワイヤレス規格は、デジタル信号処理 (DSP) の要求が増えると同時に、全体的なシステム・コストの削減を求められています。通常遠隔地にある装置の運用および保守費用は厳しいエネルギー消費要件が課されます。また、装置は熱的に厳しい環境に置かれることが多いものの、信頼性面の不安が存在するためファンなどの能動冷却ソリューションの使用は禁じられています。