Cyclone® IV FPGA
Cyclone® IV FPGA ファミリーは、トランシーバーのオプションにより、低消費電力 FPGA の提供において Cyclone® FPGA シリーズのリーダーシップを拡大します。コスト重視の量産アプリケーションに最適な Cyclone® IV FPGA は、高まる帯域幅要件に対応します。
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Cyclone® IV FPGA
Cyclone® IV GX FPGA
アーキテクチャーは、最大 150K の垂直に配置されたロジックエレメント (LE) を構成します。
Cyclone® IV E FPGA
アーキテクチャーは、最大 115K の垂直に配置されたロジックエレメント (LE) を構成します。
利点
システムコストの最適化
Cyclone® IV FPGA の動作に必要なものは 2 つの電源のみであるため、電源供給のネットワークを簡素化し、ボードのコストやボードスペース、設計時間を削減します。Cyclone® IV FPGA アーキテクチャーの内蔵トランシーバーにより、ボード設計と統合を簡素化することができます。さらに、柔軟なトランシーバーのクロック・アーキテクチャーはトランシーバー・リソースをフルに使用しているときも、複数のプロトコルを実現します。Cyclone® IV GX FPGA の統合および柔軟性により、より小規模で最適なコストのデバイスでの開発が可能になり、システム全体のコストを抑えることができます。
消費電力を低減
最適化された 60nm 低消費電力プロセスで構築された Cyclone® IV E FPGA は、前世代の Cyclone® III FPGA が持つ低消費電力のリーダーシップを推進します。Cyclone® IV E FPGA は、コア電圧を下げることによって、前世代と比較して総消費電力を 25% 低減します。Cyclone® IV GX トランシーバー FPGA により、PCI Express* からギガビット・イーサネットへのブリッジを 1.5W 以下の消費電力で実現できます。
Cyclone® IV FPGA は、低消費電力向けに最適化されており、熱要件の管理改善に役立ちます。その結果、ハンドヘルド・アプリケーションにおいて冷却システムコストの排除または削減し、バッテリー持続時間の延長を実現します。
Cyclone® IV FPGA の消費電力
Cyclone® IV FPGA ファミリーは、電力効率に優れた FPGA の供給においてインテルのリーダーシップを明示します。Cyclone® IV FPGA は、エンハンスト・アーキテクチャーとシリコンの改善、高度な半導体プロセス・テクノロジーと電力管理ツールにより、Cyclone® III FPGA と比較して、消費電力を最大 25% 削減します。
以下の図に、Cyclone® IV E デバイスを 85 ℃のジャンクション温度で動作させた場合のスタティック消費電力を示します。最小の Cyclone® IV EP4CE6 デバイスのスタティック消費電力は、85℃でわずか 38mW、最大の Cyclone® IV EP4CE115 デバイスの場合、85℃でわずか 163mW です。
低消費電力の利点
プログラマブル・ロジック・デバイスの消費電力の低減により、多くのアプリケーションでさまざまな利点が得られます。ただし、プログラマブル・ロジック・デバイスの低消費電力は、システム消費電力の 1 側面でしかありません。以下の図が示すとおり、Cyclone® IV GX FPGA は、FPGA の消費電力を平均で 30% 削減します。
シリコンおよびアーキテクチャーの最適化
サブミクロン半導体プロセスでは、消費電力低減のための対策を講じない場合、スタティック消費電力が大幅に増大する可能性があります。サブミクロン・プロセス・テクノロジーでスタティック消費電力が増加する原因は、主にサブスレッショルド・リークなどのリーク電流の増加にあります。
ハンドセット・コンポーネントの主要半導体メーカーで通常使用されている低消費電力 (LP) プロセス・テクノロジーを採用することによって、インテルは低スタティック消費電力のリーク電流を最小限に抑えました。この先進プロセスによる小型化、そしてアーキテクチャーの最適化により、Cyclone® IV FPGA はダイナミックおよびスタティック消費電力を最小限にできます。Cyclone® IV FPGA に採用するプロセスおよびアーキテクチャーの強化には、Low-K 誘電体、可変チャネル長および酸化膜厚、さまざまなトランジスター閾値電圧が使用されています。
正確な消費電力の見積もりおよび解析
最も正確かつ完全な消費電力の管理設計ツールを使用して、設計コンセプトから実装まで消費電力の推定と分析をサポートします。最大 125°C およびワーストケースのシリコン条件における低コスト FPGA ファミリーの消費電力の見積もり値をツールスイートで提供します。以下の消費電力見積もりおよび解析リソースを提供します。
- Cyclone® IV Early Power Estimator
- Quartus® Prime 開発ソフトウェアの電力解析および最適化テクノロジー
- 消費電力管理リソースセンター
Early Power Estimator (EPE) はデザインコンセプト段階で使用し、消費電力アナライザーはデザインの実装段階で使用します。EPE は、デバイスおよびパッケージの選択、動作条件、およびデバイス使用率に基づいて、早期の消費電力スコーピングを可能にするスプレッドシート・ベースの分析ツールです。
消費電力アナライザーは、実デザインの配置配線およびロジック・コンフィグレーションを使用するだけでなく、シミュレーション・データを利用して非常に正確にダイナミック消費電力を見積もることができます。消費電力アナライザーは、正確なデザイン情報を入力することにより、通常 ±10% 精度の見積もり値を提供できます。Quartus® Prime 開発ソフトウェアの消費電力モデルは、実際のシリコン測定値と緊密に関連しています。
5,000 超の異なるテスト構成を使用して、Cyclone® FPGA シリーズの個々のコンポーネントの消費電力を測定します。それぞれのコンフィグレーションは、特定のモードにおいて FPGA の単一回路構成を測定します。
Quartus® Prime 開発ソフトウェアの消費電力最適化
デザイン実装の詳細設定により、パフォーマンスの向上、スペースの節約、消費電力の削減が可能になります。従来、性能と面積のトレードオフは、配置配線デザインフローを通して RTL (レジスター転送レベル) 内で自動化されてきました。
Quartus® Prime ソフトウェア最適化ツールは、Cyclone® IV FPGA アーキテクチャーの機能を自動的に使用して、Cyclone® III FPGA と比較して動的消費電力を最大 25% 削減します。
Quartus® Prime 開発ソフトウェアには、設計者には意識されない多くの自動消費電力最適化機能があり、FPGA アーキテクチャーを最適に使用して消費電力を最小限に抑えます。例えば、Quartus® Prime 開発ソフトウェアでは、以下のことが可能になります。
- 主要機能ブロックの変換
- より少ない消費電力を実現できるユーザー RAM のマッピング
- ダイナミック消費電力を削減するためのロジックの再構築
- ロジック入力を適切に選択し、トグル率の高いネットのキャパシタンスを最小化
- コアロジック面積の削減および配線の最適化で、配線におけるダイナミック消費電力を削減
- 配置の変更によってクロック消費電力を削減
関連情報
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サポートリソース
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Intellectual Property (IP)
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