インテル® FPGA デバイスでのオン・チップ・ホット・ソケットおよびパワー・シーケンス・サポート

ホットソケットとは、システムの動作中にシステムやボードに影響を与えることなく、ボードをシステムに取り付けたり、システムから取り外すことをいいます。 また、「ホットスワップ」あるいは「ホットプラグイン」ともいいます。

インテル® FPGA は、130-nm FPGA ファミリーに対するオンチップでのホットソケットおよび電源シーケンスのサポート、そして特性検証データを提供する唯一の PLD サプライヤーです。インテル® Stratix®、Stratix® GX、およびインテル® Cyclone® FPGA デバイスファミリー、そして MAX® 7000AE および MAX® 3000A CPLD ファミリーは、追加の外部デバイスやボード操作なしで、オン・チップ・ホット・ソケットおよびパワーシーケンス保護に対して堅牢なサポートを提供するよう に設計およびテストされています。新しく発表された90-nm プロセスのインテル® Stratix® デバイスと Cyclone® II FPGA ファミリー、そして0.18-um MAX® II CPLD ファミリーもオンチップでのホットソケットおよび電源シーケンスをサポートします。

デバイスがホットソケット可能であると判断するには、以下の基準を満たす必要があります。

  • パワーアップ前にドライブされても損傷を受けない
  • パワーアップ前またはパワーアップ中にドライブアウトしない
  • デバイスの I/O ピンへの外部入力信号がデバイスの内部パスを通して、VCCIO または VCCINT 電源に供給されない

インテル® FPGA デバイスでのオン・チップ・ホット・ソケット・サポートの利点に関する詳細は、インテルのホットソケットの利点について解説した、Hot-Socketing & Power-Sequencing Advantages ホワイトペーパーを参照してください。 また、詳細な特性評価データについては、Hot-Socketing & Power-Sequencing Feature & Testing for Altera Devices ホワイトペーパーを参照してください。

詳 細な特性評価データに関しては、Stratix® II、Cyclone® II、インテル® Stratix®、Stratix® GX、Cyclone®、MAX® II、MAX® 7000AE、および MAX® 3000A デバイスのホットソケット機能とテストについて解説したホワイトペーパーを参照してください。

高可用性システム向け PLD でのホットソケットおよびパワーシーケンス保護

ホットソケットは、ネットワーク・ストレージ・サーバーやキャリアクラス通信関連インフラストラクチャーなど、システムのダウンタイムが秒刻みで直接収益の損失につながる高い可用性(不断のシステム・アップタイム)を必要とするシステムにとって重要な要件です。

マルチ電圧システム向け PLD でのホットソケットおよびパワーシーケンス保護

ホッ トソケットを必要としないマルチ電圧システムでは、PLD のホットソケットおよび電源シーケンス保護能力が重要になる場合があります。 これらのシステムでは、異なる電圧レベルを供給するのにレギュレーターが使用され、電源投入シーケンスが予測不能になります。事前に定義されたパワー・アッ プ・シーケンスを必要とするデバイスは、正しく動作できなくなります。PLD のホット・ソケット・サポートは、システムのパワー・アップ・シーケンスによって通常の PLD 機能が影響を受けることはないため、マルチ電圧システムでの問題を緩和することができます。 これは CPLD 自体を使用して、非常に複雑なシステムで他のデバイスのパワーアップを制御する一般的なシステムにとって重要なものです。

表 1 に、インテル® PLD のホットソケットが役立つさまざまな市場におけるシステムの例を示します。

表 1. ホットソケットを必要とするシステムの例

市場 アプリケーション例
ネットワーク
  • ハブ

  • ルーター

  • スイッチ

コンピューティング・サービス
  • ワークステーション

  • コンピューター・サーバー

データストレージ
  • データスイッチ

  • テープ自動化システム

  • ストレージ・システム・データ・センター

無線通信
  • 携帯電話基地局インフラストラクチャー

有線通信
  • PBX およびセントラル・オフィス・インフラストラクチャー

オン・チップ・ホット・ソケットおよびパワー・シーケンス・サポートの利点

シーケンスコネクターやディスクリート・ホット・ス ワップ・コントローラーなど、ホットソケット中に PLD を確実に正しく動作させるのに使用されるいくつかのテクニックがあります。 表 2 は、インテルの PLD でのホットソケットと他のテクニックを使用した場合を比較したものです。

表 2. インテル® FPGA PLD 対その他のテクニック

 

 インテル® FPGA のホットソケット可能 PLD

(1)

シーケンスコネクター ホット・スワップ・コントローラー
利点
  • 簡単なドロップイン実装を含む
  • 通常の PLD 機能は、パワー・アップ・シーケンスに影響されない (2)
  • オン・チップ・サポートを含む(外部デバイスまたはボード操作が不要) (3)
  • 信号ピンより前に、グランドピンと電源ピンがバックプレーンに嵌合することを保証
  • 突入電流保護(ラッシュカレント)を内蔵

  • パワー・アップ・シーケンス制御コントロールを内蔵

欠点 -
  • マルチ電圧システムでは適用できない場合がある

  • 慎重なオンボード電源分配が必要

  • 追加外部デバイスが必要

  • 広いボードスペースを使用

  • ピン嵌合シーケンス条件に適合しない

  • 追加投資が必要

  • PLD I/O バッファーのホットソケット能力を保証しない場合がある

注:

  1. 各 PLD ファミリーの実際のホットソケット仕様については、各ファミリーの ハンドブックまたはデータシート を参照してください。 
  2. インテル® Stratix🄬、 Stratix🄬 GX、および Cyclone🄬 FPGA、MAX🄬 7000AE および MAX🄬 3000A CPLD でのホット・ソケット・サポートは、さまざまなパワー・アップ・シーケンスに対して検証されています。 詳細なテスト・セットアップおよび手順は、特性評価レポート に記載されています。 Stratix🄬 II、Cyclone🄬 II、およびMAX🄬 II ファミリーもホットソケット機能をサポートします。
  3. APEX™ II、APEX 20K、ACEX® 1K、Mercury™、FLEX® 10KA、FLEX 10KE、および 3.3-V FLEX 6000 FPGA ファミリー、および MAX🄬 7000B CPLD ファミリーもホットソケットをサポートしています。AN 107: Using Altera Devices in Multiple-Voltage Systems を参照してください。