インテルは、ローエンドからミッドレンジ、ハイエンドまでのアプリケーションに対応する幅広い SoC FPGA 製品ポートフォリオを提供しています。

インテル® Stratix® シリーズは、ハイエンド・アプリケーションの最も厳しい性能要件に対応します。インテル® Arria® シリーズは、ミッドレンジ・アプリケーションに必要なコスト、消費電力、および性能のバランスを実現します。インテル® Cyclone® シリーズは、市場でも低いコストと消費電力に加え、量産アプリケーションの差別化に最適なレベルの性能を提供します。

インテル® Stratix® 10 SoC FPGA

インテル® Stratix® 10 SoC FPGA は、次世代ハード・プロセッサー・システム (HPS) など、帯域幅とシステム統合に関する画期的なアドバンテージを提供します。インテル® Stratix® 10 SoC FPGA は、革新的なインテル® Hyperflex™ FPGA アーキテクチャーを特色としており、インテル® 14 nm トライゲート・プロセスで製造され、以前は想像できなかった高度な性能や電力効率を提供します。64 ビット・クアッドコア ARM* Cortex*-A53 と高度なヘテロジニアス設計手法であるインテル® SDK for OpenCL™ 1 や SoC エンベデッド・デザイン・スイート (EDS) のようなデバッグツールを組み合わせることで、インテル® Stratix® 10 SoC FPGA は、業界で汎用性の高いヘテロジニアス・コンピューティング・プラットフォームを提供します。

インテル® Arria® 10 SoC FPGA

20nm ARM* ベースのインテル® Arria® 10 SoC FPGA は、ミッドレンジ・アプリケーションに最適な性能、電力効率、スモール・フォーム・ファクター、および低システムコストを実現します。TSMC の 20 nm プロセス・テクノロジーをベースにしたインテル® Arria® 10 SoC FPGA は、デュアルコア ARM* Cortex*-A9 MPCore* ハード・プロセッサー・システム (HPS) とハード化浮動小数点デジタル信号処理 (DSP) ブロックなどの、業界をリードするプログラマブル・ロジック・テクノロジーを兼ね備えています。 Arria® V SoC FPGA と同じデュアルコア ARM* Cortex*-A9 プロセッサーを搭載しているため、Arria® V SoC FPGA デザインに、容易な性能アップグレードおよびソフトウェア・マイグレーション・パスを提供します。

Arria® V SoC FPGA

Arria® V SoC FPGA は、低い総消費電力を実現しつつ、リモート無線ユニット、10G / 40G ラインカード、医療用画像処理、放送スタジオ機器などのミッドレンジ・アプリケーションに必要な業界トップクラスの帯域幅性能を備えています。デュアルコア ARM* Cortex*-A9 プロセッサー、ペリフェラル、およびメモリー・インターフェイスから成る HPS と、柔軟性に優れた 28 nm FPGA ファブリックの組み合わせにより、システムの消費電力、コスト、およびボードスペースを削減します。

Cyclone® V SoC FPGA

Cyclone® V SoC FPGA は、極めて低いシステムコストと消費電力を実現します。SoC FPGA の高い性能は、産業用モーター制御ドライブ、プロトコル・ブリッジング、放送ビデオ・コンバーター / キャプチャー・カード、ポータブル機器などの量産アプリケーションの差別化に最適です。SoC FPGA には、さまざまな集積度のプログラマブル・ロジックが搭載されており、デュアルコア ARM* Cortex*-A9 HPS、エンベデッド・ペリフェラル、マルチポート・メモリー・コントローラー、シリアル・トランシーバー、PCI Express* (PCIe*) ポートなど、多くのシステムレベルの機能が 1 チップにハード化されています。

SoC FPGA の利点

インテル® SoC FPGA は、プロセッサー、ペリフェラル、メモリー・インターフェイスで構成される ARM* ベースのハード・プロセッサー・システム (HPS) を、高帯域幅インターコネクター・バックボーンによって FPGA ファブリックと統合した製品です。これにより、ハード IP の性能および消費電力の低減とプログラマブル・ロジックの柔軟性という特長を兼ね備えます。このデバイスには、PCI Express* Gen2 および Gen3、マルチポート・メモリー・コントローラー、エラー訂正コード (ECC)、メモリー保護、高速シリアル・トランシーバーなどのハードロジックも含まれています。ARM* 互換ソフトウェアは、FPGA 対応デバッグツールの使用により、ターゲットに対する卓越した可視性、制御性、生産性を実現します。

柔軟性

ハードウェア差別化、システムブート、コンフィグレーション・オプション、および各種ハード・メモリー・コントローラーによって柔軟性が向上します。

アクセラレーション

高帯域幅の HPS-FPGA インターコネクト、ハードウェア・アクセラレーション、および優れたメモリー性能によってシステム性能が向上します。

集積化

ディスクリート・プロセッサーやデジタル信号処理 (DSP) 機能を 1 つの FPGA に集積統合することで、消費電力、コスト、ボードサイズを削減します。

総保有コスト (TCO)

シングルチップ統合、内蔵 PCIe* コントローラー、およびパワー・オフ・シーケンス排除によってシステムコストを削減します。

アーキテクチャーの重要性

最終デザインが要求を確実に満たすようにするには、強力なアーキテクチャーを使用して製品を開発することが重要です。エンベデッド・システム向け SoC を使用すると、デザインに以下の効果をもたらす強固な基盤が整った状態で作業を開始することができます。

  • 高帯域幅の HPS-FPGA インターコネクト、ハードウェア・アクセラレーション、および優れたメモリー性能によってシステム性能を向上
  • ハードウェアまたはソフトウェアの潜在的なエラーからシステムを保護するエラー訂正コード (ECC) およびメモリー保護に加え、影響を与えずに、あるいは再プログラミング不要で FPGA を起動させるウォーム / コールド CPU リセットによって信頼性を向上
  • ハードウェアとソフトウェアの差別化、システムブート、コンフィグレーション・オプション、および各種ハード・メモリー・コントローラーによって柔軟性を向上
  • シングルチップ統合、内蔵 PCIe* コントローラー、およびパワー・オフ・シーケンス排除によってシステムコストを削減
  • ターゲットに対する卓越した可視性、制御性、および生産性を実現する FPGA 対応デバッグツールによって生産性を向上
  • ハイエンド、ミッドレンジ、およびローエンド・アプリケーションに関する明確なロードマップ、ソフトウェアのフォワード・マイグレーション、および平均ライフサイクル 15 年以上の製品によって陳腐化リスクを低減

すべての SoC FPGA が同じように作られているわけではなく、 アーキテクチャーが重要です

アプリケーションに適した SoC FPGA を選択するには、どうすればよいのでしょうか? その方法を解説するために、プロセッサーの専門家である Jim Turley 氏の短編ビデオシリーズなど膨大なリソースを用意しました。

アーキテクチャーの重要性


アプリケーションに最適な SoC FPGA を選択する方法

スタートガイド

ARM* Cortex*-A53 MPCore* プロセッサー

    インテルの 14nm FinFET プロセス・テクノロジーで製造されるインテル® Stratix® 10 SoC は、クアッドコア ARM* Cortex*–A53 プロセッサー・クラスターをベースとするインテルの第 3 世代ハード・プロセッサー・システム (HPS) を搭載しています。しかも、ハード・プロセッサー・システムは豊富なペリフェラル機能を備えており、革新的なインテル® HyperFlex FPGA アーキテクチャーと相まって極めて高性能の SoC FPGA 製品ファミリーを実現しています。

    ARM* Cortex*-A9 MPCore* プロセッサー

      デュアルコア ARM* Cortex*-A9 MPCore* プロセッサーは、Cyclone® V SoC FPGA、Arria® V SoC FPGA、およびインテル® Arria® 10 SoC FPGA の心臓部を成しています。これらの 3 つのデバイスは同じ高性能プロセッサーを採用していますが、Arria® V SoC FPGA ではクロック速度と性能が強化されており、インテル® Arria® 10 SoC FPGA ではさらに強化されています。プロセッサーが基本的に同じであることから、システムの初期プロトタイプ作成およびソフトウェア開発の時点では、3 種類の SoC の中で Cyclone® V SoC FPGA を活用することも効果的です。

      製品ドキュメントとサポート

      ハードウェア開発

      インテル® SoC FPGA のハードウェア・デザイン・フローは、ハード・プロセッサー・システム (HPS) のコンフィグレーションと、デバイスの FPGA 部分へのロジックの追加で構成されます。どちらの作業も、インテル® Quartus® Prime 開発ソフトウェアに同梱のプラットフォーム・デザイナー (旧 Qsys) で行います。プラットフォーム・デザイナー (旧 Qsys) は、HPS へのインターフェイスを含め、最適化されたネットワーク・オン・チップ (NoC) を FPGA 内に自動的に生成してカスタム SoC を構築します。

      ソフトウェア開発

      SoC FPGA では、オペレーティング・システム、ミドルウェア、およびソフトウェア開発ツールを含む強力な ARM* エンベデッド・ソフトウェア・エコシステムを活用できます。

      開発キットとボード

      SoC FPGA 開発キットでは、Linux* とゴールデン・システム・リファレンス・デザインと呼ばれるリファレンス・デザイン例があらかじめコンフィグレーションされています。そのため、開梱し、電源とイーサネット、UART、USB などの必要な通信ケーブルを接続し、 ボードの電源を入れるだけで直ちにブートし、デザイン例が実行されます。ボードの初期起動のために追加のツールやソフトウェアをダウンロードする必要はありません。

      初期起動後に実行できる手順はいくつもあります。ソフトウェア、ツール、および追加のデザイン例をダウンロードすれば、ボード上でアプリケーションの開発・実行を開始できます。詳しい手順については、各ボードのクイック・スタート・ガイドを参照してください。

      開発キットを選択すると、そのボードの詳細なクイック・スタート・ガイドが表示されます。

      インテル® Stratix® 10 SoC FPGA 開発キット

      インテル® Stratix® 10 SoC FPGA 開発キットを使用することで、ARM* プロセッサー・ベースのカスタム SoC FPGA デザインを素早く簡単に開発することができます。

      詳細

      インテル® Arria® 10 SoC FPGA 開発キット

      このクイック・スタート・ガイドでは、インテル® Arria® 10 SoC FPGA 開発キットボードの開梱、コンフィグレーション、パワーアップ、および操作について順に説明します。

      詳細

      Arria® V SoC FPGA 開発キット

      このクイック・スタート・ガイドでは、Arria® V SoC FPGA 開発キットボードの開梱、コンフィグレーション、パワーアップ、および操作について順に説明します。

      詳細

      Cyclone® V SoC FPGA 開発キット

      このクイック・スタート・ガイドでは、Cyclone® V SoC FPGA 開発キットの開梱、コンフィグレーション、パワーアップ、および操作について順に説明します。

      詳細

      FAQ

      よくある質問 (FAQ)

      よくある質問

      SoC FPGA 内のプロセッサーには「ハード」と「ソフト」があります。ハード・プロセッサーは、シリアル・トランシーバーと同様に SoC FPGA の固定シリコンロジック内に実装されます。ただし SoC FPGA 上のプロセッサーは、カスタム機能にもアプリケーション固有の機能にも使用できるプログラマブル・ロジックで囲まれています。ハード・プロセッサーは、プロセッサー・アーキテクチャー、クロックレート、プロセス・テクノロジーなどの要素に応じて、ソフト・プロセッサーより高い CPU 性能をもたらします。その名が示すように、ハード・プロセッサーの機能セットは固定されており、通常は特定の SoC FPGA のバリエーションとして提供されます。SoC FPGA 内のハード・プロセッサーの数とタイプもまた、特定の SoC FPGA のファンクションとして固定されています。インテルでは、インテル® Stratix® 10 SoC FPGA、インテル® Arria® 10 SoC FPGA、Arria® V SoC FPGA、および Cyclone® V SoC FPGA ファミリーでハード・プロセッサーを提供しています。

      Nios® II プロセッサーなどのソフト・プロセッサーは、プログラマブル・ロジックに実装され、ロジックエレメントや乗算器、メモリーなどのオンチップリソースを使用しており、ほとんどの FPGA ファミリーで実装することが可能です。ソフト・プロセッサーの性能とコストは、主にそのコアが実装される FPGA に依存しますが、一般にハード・プロセッサーより低くなります。1 個のデバイスで実装できるソフト・プロセッサーの数は、そのデバイスのリソース (つまりロジックとメモリー) によってのみ制限されます。例えば、高集積 FPGA には数百ものソフト・プロセッサーを組み込むことができます。同様に、さまざまなタイプのソフト・プロセッサー (16 ビットまたは 32 ビット、性能の最適化、ロジック面積の最適化など) を実装することができます。ゲートアレイまたはセル・ベース・デザインに移行するときには、設計者はソフト・プロセッサー・デザインをハード・プロセッサー実装に移植することを選択できます。また、SoC FPGA の FPGA 部分で 1 つ以上のソフト・プロセッサーを使用することもできます。

      組込みシステムではさまざまな方法で FPGA を使用することができます。以下に一般的な使用方法を示します。

      • I/O およびペリフェラルの拡張 — LCD コントローラーやメモリー・コントローラーなど、現在のプロセッサーに欠けているペリフェラルを追加したり、イーサネット、汎用 I/O (GPIO)、または UART ポートを追加してシステムの I/O チャネル数を増やしたりすることができます。
      • コプロセシング — 計算量の多いアルゴリズムを、プロセッサー上で動作するソフトウェアから FPGA のハードウェアに移動することによって、システム性能を向上させます。信号処理、画像処理、およびパケット処理アプリケーションは、ソフトウェアではなくハードウェアで動作させることによって大幅な性能向上を達成できます。
      • カスタム・エンベデッド・コントローラー — カスタム・エンベデッド・コントローラーに、プロセッサー、ペリフェラル、インターフェイス、ダイレクト・メモリー・アクセス (DMA) チャネルおよびメモリーのどれを (いくつ) 含めるかを選択できます。
      • マルチプロセッサー — 複数の CPU にわたってタスクを分散することにより、ソフトウェア開発の迅速化、コードの信頼性とメンテナンス性の向上が実現します。マルチプロセッサー・システムは、単一の FPGA 内のカスタムシステムとしてデザインすることも、外部 CPU またはデジタル信号プロセッサー (DSP) を補完することもできます。

      FPGA の開発者は、従来のエンベデッド・ソリューションでは得られなかった以下のようなメリットを享受できます。

      • ソフトウェアへの投資をプロセッサーの陳腐化から保護 — FPGA ベースのエンベデッド・プロセッサーのハードウェア・デザインを保有しているため、ソフトウェアへの投資はプロセッサーの陳腐化から保護されます。最悪のシナリオでは、エンベデッド・デザインをボードの再設計が必要となる新しい FPGA ファミリーに移植することが考えられます。しかし、プロセッサー・サブシステムは変わらないため、ソフトウェアへの投資が損なわれることはありません。
      • 「Time to Market」の短縮— FPGA をターゲットデザインに追加することにより、最適な機能を備えた新しい製品をより早くリリースし、長期にわたってハードウェアをアップグレードすることができます。インテルでは、FPGA ハードウェア・デザインをインターネット経由でリモートから容易にアップデートする方法を提供しています。場合によっては、製品ライン全体で 1 つのボードデザインをベースにし、変化する内容は FPGA 内に含めることができます。
      • 要件の変化に対応 — FPGA では、場合によっては PCB 設計の完了後でも、ハードウェア機能を追加または変更することによってデザインの最終段階での変更や規格の進化に対応できます。
      • ボードを再設計することなくシステム性能を向上 — デザインプロセスの終盤で、システムが性能を満たさないことに気付くことがあります。システムに FPGA を搭載することにより、ボードを再設計したり、スピードグレードの高いデバイスを購入したり、アセンブリー・コードに書き直したりすることなく、性能を増強することができます。FPGA に複数のプロセッサー、カスタム・インストラクション、ハードウェア・アクセラレーターを追加することで、ボードを再設計することなくシステム性能を向上させることが可能です。

      MathWorks 社の Simulink*、Embedded Coder*、および HDL Coder* ツールは、シミュレーション、プロトタイピング、検証、および実装にまたがるインテル® SoC FPGA のハードウェア / ソフトウェア・ワークフローを提供します。詳細は、こちらにアクセスしてください。

      開発ツール


      インテル® SoC FPGA 用のソフトウェアおよび FPGA デザインの作成に使用できる開発ツールを紹介します。

      エコシステム


      インテルとエコシステム・パートナー、そしてインテル® SoC FPGA のユーザー・コミュニティーが、SoC FPGA の開発ニーズに応える幅広い選択肢を提供します。

      リソースセンター


      インテル® Soc FPGA リソースセンターには、インテル® SoC FPGA を使い始める際に必要なすべてがあります。

      免責事項

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      OpenCL™ および OpenCL ロゴは、Apple Inc. の商標であり、Khronos の許諾を得て使用されています。