Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

iCE - это торговая марка, используемая для семейства маломощных ПЛИС, производимых Lattice Semiconductor . Детали этого семейства продаются с лозунгом «самая маленькая в мире ПЛИС» и предназначены для использования в портативных устройствах и устройствах с батарейным питанием (например, мобильных телефонах ) [1], где они будут использоваться для разгрузки задач с главного процессора устройства. или SoC . Таким образом, главный процессор и его периферийные устройства могут перейти в состояние низкого энергопотребления или полностью отключиться, что потенциально увеличивает срок службы батареи.

Lattice получил бренд iCE в рамках приобретения в 2011 году компании SiliconBlue Technologies.

История [ править ]

Ледовая бренд первоначально использовался SiliconBlue Technologies Corporation , бывшим Санта - Клара, КалифорнияFabless конструктора интегральных схем . SiliconBlue - это стартап, основанный в 2005 году бывшими сотрудниками Actel , AMD , Lattice, Monolithic Memories и Xilinx . [2] [3] Наиболее известным среди основателей был Джон Биркнер , один из изобретателей логики программируемых массивов . [4]

В 2006 годе SiliconBlue финансировались с $ 16 миллионов в «Серии А» капитал, [5] , а в июне 2008 года объявил iCE65 L серию устройств. Устройства должны были быть изготовлены на TSMC «с 65 -  нм КМОП - узел процесса , что SiliconBlue заявляемого обеспечит снижение расхода энергии по сравнению с современными FPGAs от других производителей. [6] В октябре 2008 года SiliconBlue привлекла еще 24 миллиона долларов в качестве капитала серии B. [5]

В 2009 году клиентам были отправлены первые устройства iCE65 L. [7] SiliconBlue также зарегистрировала SiliconBlue Technologies (Hong Kong) Limited , которая остается дочерней компанией Lattice Semiconductor. [8] [9]

В 2010 году компания SiliconBlue объявила о наименьшем уровне среди устройств iCE65 P. Утверждалось, что устройства на 30% быстрее, чем устройства iCE65 L, при сохранении аналогичного энергопотребления. [10] [11] В июне того же года SiliconBlue закрыла раунд финансирования серии C на сумму 15 миллионов долларов. [12]

В апреле 2011 года SiliconBlue объявила о выпуске новых семейств продуктов под кодовыми названиями «Лос-Анджелес» и «Сан-Франциско» с использованием технологического узла TSMC 40  нм . [13] Производство устройств на 40- нм техпроцессе было подтверждено в июне 2011 года, когда SiliconBlue получила 18 миллионов долларов в виде финансирования серии D для вывода на рынок 40- нм устройств. [14] [15] Семейство продуктов iCE40 было официально выпущено в июле 2011 года. [16]

9 декабря 2011 года компания SiliconBlue Technologies была приобретена компанией Lattice Semiconductor путем выкупа наличными за 63,2 миллиона долларов. В рамках этого выкупа Lattice получил бренд iCE, производственные мощности с TSMC и лицензию на различные патенты от Kilopass Technologies, в том числе на технологию одноразовой программируемой памяти XPM (OTP). [17] : 15, 8, 11

В апреле 2012 года Lattice объявила о прекращении производства семейств iCE65. [18] Семейства устройств iCE40 LP и HX начали массовое производство в следующем месяце. [19] Семейство iCE40 LP получило награду Elektra Digital Semiconductor Product of the Year в 2012 году. [20]

В июле 2014 года было анонсировано семейство iCE40 Ultra. [21]

В феврале 2015 года Lattice запустил семейство устройств iCE40 UltraLite. Устройства этого семейства, как утверждается, работают на 30% меньше энергии, чем устройства неуказанных конкурентов, и считаются самыми маленькими в мире ПЛИС, доступными в корпусах 1,4 × 1,4 мм . [22] Семья выиграла награду Elektra Digital Semiconductor Product of the Year 2015 . [23]

В декабре 2016 года Lattice запустил семейство устройств iCE40 UltraPlus. Устройства UltraPlus предоставляют дополнительную память, дополнительные элементы обработки и поддержку новых интерфейсов и протоколов по сравнению с предыдущими устройствами iCE40 Ultra / UltraLite. [24] [25]

Архитектура [ править ]

Архитектура устройств iCE40 LP и HX1K.

Устройства iCE65 и iCE40 построены как массив программируемых логических блоков (PLB), где PLB - это блок из восьми логических ячеек . Каждая логическая ячейка состоит из поисковой таблицы с четырьмя входами (иногда называемой 4-LUT или LUT4) с выходом, подключенным к D-триггеру (1- битный элемент хранения). В PLB каждая логическая ячейка соединяется со следующей и предыдущей ячейками с помощью логики переноса, предназначенной для повышения производительности таких конструкций, как сумматоры и вычитатели . С PLB перемежаются блоки RAM , каждый размером четыре килобита . Количество блоков ОЗУ зависит от устройства. [26]( стр. 2-1–2–3 ) [27] ( стр. 5–9 )

По сравнению с архитектурами на основе LUT6 (такими как устройства серии Xilinx 7 и устройства Altera Stratix ) устройство на основе LUT4 не может реализовывать сложные логические функции с таким же количеством логических ячеек. Например, логическая функция с семью входами может быть реализована в восьми LUT4 или двух LUT6.

Устройства iCE используют энергозависимую SRAM для хранения данных конфигурации. В результате данные должны загружаться в устройство каждый раз при отключении питания. Все устройства iCE поддерживают загрузку данных конфигурации от программатора , с внешней микросхемы флэш-памяти или, за исключением устройств iCE40 LM , [28] из так называемой NVCM или энергонезависимой памяти конфигурации. NVCM - это память с однократным программированием (OTP), интегрированная в FPGA, чтобы исключить необходимость во внешней микросхеме памяти. Решетка утверждает, что использование NVCM может повысить безопасность проектирования, усложняя обратное проектирование . [29]

Эти контакты ввода / вывода на льду устройств разделены на до четырех банков. На некоторых устройствах каждый банк имеет свой собственный вывод питания (обозначенный как V CCIO ), позволяющий регулировать высокий логический уровень напряжения банка ввода / вывода. [26] : 2–7 Настраиваемые уровни напряжения ввода-вывода используются устройствами iCE, чтобы обеспечить поддержку нескольких стандартов интерфейсов с уровнями напряжения от 1,8 до 3,3 В, например LVDS . [26] : 3–1 устройства iCE65 также перечислены, способные поддерживать SSTL этим методом. [27] : 11

Развитие [ править ]

ПЛИС iCE, как и большинство ПЛИС и CPLD , обычно предназначены для использования языка описания оборудования (или HDL), который описывает электронную схему. Lattice iCEcube2, IDE, предоставляемая Lattice для разработки на их ПЛИС, поддерживает языки VHDL и Verilog , а также формат EDIF .

Открытый исходный код [ править ]

Детали формата потока битов конкретной ПЛИС (который определяет, как внутренние элементы ПЛИС связаны и взаимодействуют друг с другом) обычно не публикуются поставщиками ПЛИС. Это означает, что, как правило, инженер, создающий проект для FPGA, должен использовать инструменты, предоставляемые производителем FPGA.

В декабре 2015 г., 32C3 , [30] ToolChain , состоящий из Yosys (Verilog синтез во внешнем интерфейсе ), Arachne-PNR ( место и маршрут и битовый поток поколения), и IcePack ( обычный текст -в-бинарного преобразования потока битов) инструмент был представлен Клиффорда Вольф, один из двух разработчиков (вместе с Матиасом Лассером) цепочки инструментов. Набор инструментов примечателен тем, что является одним из, если не единственным, набором инструментов с полностью открытым исходным кодом для разработки FPGA. На той же презентации в декабре 2015 года Вольф также продемонстрировал дизайн SoC RISC-V, созданный с использованием набора инструментов с открытым исходным кодом и работающий на iCE40.Устройство HX8K . По состоянию на апрель 2016 года набор инструментов поддерживает устройства iCE40 LP1K , LP4K , LP8K и HX . [31]

Список устройств iCE [ править ]

iCE65 (65 нм) [ редактировать ]

Название iCE65 использовалось компанией SiliconBlue Technologies для устройств, разработанных для 65- нм техпроцесса. После приобретения SiliconBlue в 2011 году это имя использовалось Lattice Semiconductor до тех пор, пока семейство не было прекращено в апреле 2012 года [18].

iCE65 L [ править ]

L iCE65 серия устройств была предназначена для маломощных приложений и портативных устройств. Впервые о серии было объявлено в середине 2008 года [6], а массовым покупателям она впервые была отправлена ​​в начале 2009 года [7].

Информация о более крупном устройстве в этой серии, iCE65L16 , была указана на веб-сайте SiliconBlue в 2010 году [32], но не упоминается в версии 2012 года таблицы данных L-серии. [27] Неясно, производилось ли устройство когда-либо в коммерческих целях.

iCE65 P [ править ]

Устройства iCE65 P -series продавались как высокопроизводительная версия устройств L-серии , предназначенная для использования в дисплеях, памяти и приложениях SERDES , [33] и были анонсированы в начале 2010 года. [10] [11] Three устройства были указаны как часть серии, но только одно устройство, iCE65P04 самого низкого уровня , было полностью указано. В последнем техническом описании семейства, опубликованном в 2011 году, перечислены две другие части, но не даны спецификации. [34] Были ли эти два других устройства когда-либо коммерчески произведены, неясно.

iCE40 (40 нм) [ править ]

Lattice использует имя iCE40 для своих устройств под брендом iCE, производимых на технологическом узле 40 нм. Компания также использовала кодовое название «Лос-Анджелес» в пресс-релизах. Семейство iCE40 было запущено в июле 2011 года с деталями iCE40 LP и HX, [16] и было обновлено в июле 2014 с деталями iCE40 Ultra, [21] в феврале 2015 года с деталями iCE40 UltraLite, [22] и в декабре 2016 года с части iCE40 UltraPlus. [24]

iCE40 Ultra, UltraLite и UltraPlus [ править ]

Устройства iCE40 Ultra , UltraLite и UltraPlus предназначены для приложений с особенно низкими ограничениями на доступное пространство и мощность, например в носимых устройствах и умных часах . [21] Они предлагаются в корпусах в масштабе кристалла , BGA и QFN с размерами от 1,4 × 1,4 мм до 7 × 7 мм. Все устройства в семействе содержат одно или два жестких ядра I²C , а устройства Ultra и UltraPlus также включают ядра жесткой шины SPI и блоки DSP . UltraLiteутверждается, что устройства работают при половинном статическом потреблении тока устройств Ultra (35 мкА по сравнению с 71 мкА). Большинство устройств этого семейства также включают в себя контроллер ШИМ , предназначенный для управления светодиодами IR или RGB . [35] : 5

Компания Lattice выпустила семейство Ultra в середине 2014 года [21], а семейство UltraLite - в начале 2015 года. [22] В 2015 году семейство UltraLite было удостоено награды Elektra Digital Semiconductor Product of the Year . [23]

В сентябре 2016 года был выпущен Apple iPhone 7, в котором использовалось устройство iCE5LP4K. [36]

В декабре 2016 года Lattice запустил семейство UltraPlus, предназначенное для распределенной обработки и так называемых «мобильных гетерогенных вычислений ». Эти устройства включают в себя 1  Мбит (4 × 256  Кбит) с одним портом ОЗУ (сравните с двухпортовой RAM ), дополнительные элементы обработки DSP, а также поддержка дополнительных интерфейсов, таких как MIPI I3C, D-PHY и Virtual GPIO. [24] [25]

iCE40 LP и LM [ править ]

Компоненты iCE40 LP (малое энергопотребление) и LM (низкое энергопотребление с жестким IP ) предназначены для использования в устройствах с батарейным питанием в качестве аппаратных ускорителей и расширителей портов ввода-вывода , а также для использования в тех же приложениях, что и компоненты iCE40 Ultra и UltraLite . По сравнению с деталями Ultra детали LP и LM доступны в более широком диапазоне посадочных мест , предлагают большее количество ресурсов (выводы ввода-вывода, встроенная оперативная память и логические элементы), но потребляют больше энергии. [28]

Устройства LP отличаются от устройств Ultra тем, что в них нет жестких IP-ядер. Вместо этого любая логика интерфейса должна быть реализована в матрице FPGA. Как правило, это менее предпочтительно, поскольку так называемые «мягкие ядра» менее энергоэффективны, чем жесткие ядра, и часто не могут работать на тех же частотах . Программное ядро ​​также уменьшает количество логических ячеек, доступных для приложения. Устройства LM объединяют два жестких ядра I²C и два SPI, а также два генератора стробов. Большинство устройств LP и LM имеют один или два контура фазовой автоподстройки частоты.

Семейства были запущены в производство в середине 2011 года и начали массовое производство в середине 2012 года. [16] [19] Они получили награду Elektra Digital Semiconductor Product of the Year в 2012 году. [20] В 2015 году было объявлено, что ZTE будет использовать устройства LM. для обеспечения сенсорного концентратора и инфракрасного пульта дистанционного управления в своем смартфоне Star 2. [37]

iCE40 HX [ править ]

Устройства iCE40 HX предназначены для высокопроизводительных приложений. По сравнению с устройствами iCE40 LP и Ultra они предлагают более низкую максимальную задержку распространения (7,30 нс против 9,00–9,36 нс), [26] : 3–13,3–15 и более контактов ввода / вывода. Устройства серии HX потребляют значительно больше статической энергии и доступны только в значительно большей занимаемой площади по сравнению с деталями Ultra и LP (от 7 × 7 мм до 2 × 2 см). Аналогично устройствам LP , HXчасти не предоставляют жестких IP-ядер, но обеспечивают один или два контура фазовой автоподстройки частоты. В отличие от других устройств iCE40 , детали HX также доступны в посадочных местах QFP . [28]

В HX части были начаты в середине 2011 года вместе с LP частей, [16] и вступили объем производство в середине 2012 года [19]

Ссылки [ править ]

  1. ^ "iCE40 Ultra / UltraLite - решетчатый полупроводник" . Решетчатый полупроводник. Архивировано 8 марта 2016 года . Дата обращения 5 апреля 2016 .CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  2. ^ a b c Государственный секретарь по бизнес-поиску штата Калифорния , номер организации C2632216.
  3. ^ "Команда SiliconBlue" . SiliconBlue Technologies. 2006. Архивировано 6 декабря 2006 года . Дата обращения 13 мая 2016 .CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  4. ^ "1978: Представлены программируемые пользователем логические устройства PAL" . Кремниевый двигатель - хронология развития полупроводников в компьютерах . Музей истории компьютеров. Архивировано 1 апреля 2016 года . Дата обращения 13 мая 2016 .
  5. ^ a b «SiliconBlue обеспечивает 24 миллиона долларов финансирования серии B» (пресс-релиз). SiliconBlue Technologies. 22 октября 2008 года архивация с оригинала на 13 мая 2016 года . Дата обращения 13 мая 2016 .
  6. ^ a b «SiliconBlue - пионер новой технологии FPGA для портативных приложений со сверхнизким энергопотреблением» . SiliconBlue Technologies. 2 июня 2008 года Архивировано из оригинала 9 апреля 2016 года . Дата обращения 9 апреля 2016 .
  7. ^ a b «SiliconBlue объявляет о массовых поставках ПЛИС со сверхнизким энергопотреблением iCE65» . EETimes. 9 февраля 2009 года. Архивировано 6 апреля 2016 года . Проверено 6 апреля +2016 .CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  8. ^ Поиск сведений о компании - Реестр компаний ICRIS CSC , номер CR 1330814.
  9. ^ «Приложение 21.1 - Дочерние компании владельца домена» . Комиссия по ценным бумагам и биржам США. 2 марта 2016 . Дата обращения 13 мая 2016 .
  10. ^ a b «SiliconBlue обеспечивает дифференцированные продукты мобильного широкополосного доступа с новыми устройствами mobileFPGA серии P» (пресс-релиз). Рейтер. 15 февраля 2010 года Архивировано из оригинала 17 ноября 2010 года . Проверено 6 апреля +2016 .
  11. ^ a b «SiliconBlue представляет новую серию FPGA для мобильных приложений» . EETimes . 17 февраля 2010 года. Архивировано 13 мая 2016 года . Дата обращения 13 мая 2016 .
  12. ^ "SiliconBlue завершает финансирование приоритетных акций серии C на сумму 15 миллионов долларов" (пресс-релиз). BusinessWire. 7 июня 2010. Архивировано 13 мая 2016 года . Дата обращения 13 мая 2016 .
  13. Кларк, Питер (5 апреля 2011 г.). «Наконечники FPGA SiliconBlue переходят на 40 нм» . EETimes . Архивировано 13 мая 2016 года . Дата обращения 13 мая 2016 .
  14. ^ «SiliconBlue привлекает 18 миллионов долларов в рамках финансирования серии D» (пресс-релиз). BusinessWire. 29 июня 2011. Архивировано 7 мая 2012 года . Дата обращения 13 мая 2016 .
  15. ^ Wauters, Робин (29 июня 2011). «SiliconBlue получает 18 миллионов долларов в рамках серии D» . TechCrunch . Архивировано 10 марта 2016 года . Дата обращения 13 мая 2016 .
  16. ^ a b c d Максфилд, Клайв (11 июля 2011 г.). «SiliconBlue запускает семейство 40-нм мобильных FPGA (кодовое название« Лос-Анджелес »)» . EETimes . Архивировано 13 мая 2016 года . Дата обращения 13 мая 2016 .
  17. ^ Форма 10-K - Lattice Semiconductor Corporation . Комиссия по ценным бумагам и биржам США. 2012 г.
  18. ^ a b PCN # 08B-12: Уведомление о намерении прекратить выпуск семейства продуктов iCE65 . Решетчатый полупроводник. 2012 г.
  19. ^ a b c "Lattice объявляет о выпуске серийных выпусков семейств устройств iCE40 Los Angeles LP-Series и HX-Series mobileFPGA" . Решетчатый полупроводник. 8 мая 2012. Архивировано 31 марта 2016 года . Дата обращения 5 апреля 2016 .CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  20. ^ a b «Победители 2012 года :: Elektra Awards» . Еженедельник электроники. Архивировано 6 апреля 2016 года . Проверено 6 апреля +2016 .CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  21. ^ a b c d «Lattice Semiconductor запускает платформу iCE40 Ultra ™ для разработки носимых устройств» . Решетчатый полупроводник. 1 декабря 2015. Архивировано 31 марта 2016 года . Дата обращения 5 апреля 2016 .CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  22. ^ a b c «Новое устройство iCE40 UltraLite от компании Lattice Semiconductor позволяет OEM-производителям ускорить вывод на рынок многофункциональных мобильных устройств» . Решетчатый полупроводник. 3 февраля 2015. Архивировано 31 марта 2016 года . Дата обращения 5 апреля 2016 .CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  23. ^ a b «Победители 2015 :: Elektra Awards» . Еженедельник электроники. Архивировано 5 апреля 2016 года . Дата обращения 5 апреля 2016 .CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  24. ^ a b c «Новые устройства iCE40 UltraPlus от Lattice Semiconductor ускоряют внедрение инноваций в смартфоны и устройства IoT Edge» (пресс-релиз). Решетчатый полупроводник. 12 декабря 2016. Архивировано 28 мая 2017 года . Дата обращения 28 мая 2017 .
  25. ^ a b Максфилд, Макс (22 декабря 2016 г.). «Lattice представляет высокопроизводительные маломощные ПЛИС iCE40 UltraPlus» . EETimes . Архивировано 30 января 2017 года . Дата обращения 28 мая 2017 .
  26. ^ a b c d DS1040 - Спецификация семейства iCE40 LP / HX v3.2 . Решетчатый полупроводник. 2015 г.
  27. ^ a b c Техническое описание семейства мобильных FPGA ™ со сверхнизким энергопотреблением iCE65 ™ v2.42 . Решетчатый полупроводник. 2012 г.
  28. ^ a b c "iCE40 LP / HX / LM - решетчатый полупроводник" . Решетчатый полупроводник. Архивировано 25 марта 2016 года . Проверено 6 апреля +2016 .CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  29. ^ Решетка TN1248 - Программирование и настройка iCE40 v2.8 . Решетчатый полупроводник. 2015 г.
  30. ^ "Расписание 32. Конгресс Хаоса Коммуникации" . Компьютерный клуб Хаос. Архивировано 8 января 2016 года . Проверено 8 апреля 2016 года .CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  31. ^ "Проект IceStorm" . Клиффорд Вольф. 17 января 2016 года. Архивировано 4 марта 2016 года . Проверено 8 апреля 2016 года .CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  32. ^ «Технологии SiliconBlue: iCE65 L-Series» . SiliconBlue Technologies. Архивировано 20 февраля 2010 года . Проверено 6 апреля +2016 .CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  33. ^ Таблица продуктов семейства iCE65 mobileFPGA v1.1 . Решетчатый полупроводник.
  34. ^ iCE65 ™ Семейство мобильныхFPGA ™ серии P со сверхнизким энергопотреблением v1.31 . SiliconBlue Technologies. 22 апреля 2011 г.
  35. ^ TN 1288 - Руководство по использованию драйвера светодиодов iCE40 . Решетчатый полупроводник. 2014 г.
  36. ^ "Apple iPhone 7 Teardown | Chipworks" . Chipworks Inc. 15 сентября 2016 года архивации с оригинала на 16 сентября 2016 года . Проверено 17 сентября 2016 года .
  37. ^ «ZTE выбирает решетчатый полупроводник для дифференциации функций и интеграции на смартфоне Star 2» . Рейтер. 23 июня 2015. Архивировано из оригинала 6 апреля 2016 года . Проверено 6 апреля +2016 .

См. Также [ править ]

  • Решетчатый полупроводник
  • Программируемая вентильная матрица
  • Язык описания оборудования
  • Цифровая логика