原创 Altera新的SoC FPGA集成了ARM处理器和FPGA

Altera公司日前发布其基于ARM的SoC FPGA系列产品，Altera公司产品及企业市场副总裁Vince Hu告诉本刊记者，在此款SoC FPGA单芯片中集成了28nm CycloneV和ArriaV FPGA架构、双核ARM Cortex -A9 MPCore处理器、纠错码(ECC)保护存储器控制器、外设和宽带互联等，在硬核处理器和FPGA之间采用了大于125 Gbps的宽带互联。

布署嵌入式计划

Vince Hu说，早在去年Altera就开始布署嵌入式计划，在Altera嵌入式联盟中，英特尔已推出基于Altera的Atom E600C系列产品，今年5月和MIPS合作推出MIPS32架构嵌入式产品，等等。这次又推出基于双核ARM Cortex -A9 MPCore处理器的SoC FPGA系列产品。

Vince Hu认为，未来2~3年中，会有50%嵌入式系统里面会用上FPGA。基于28nm工艺技术的SoC FPGA在性能和功能方面代表了嵌入式系统新的发展方向。这些器件能够极大的帮助嵌入式系统设计人员缩短产品面市时间，降低成本，提高能效，同时还可以充分发挥ARM软件辅助系统的支持作用。

图一，Altera公司产品及企业市场副总裁Vince Hu。

SoC FPGA系列的亮点

一是，集成 双核ARM Cortex-A9 MPCore处理器，Altera的Cyclone V和Arria V SoC FPGA的处理器系统采用了双核800 MHz ARM Cortex-A9 MPCore处理器，同时具有NEON媒体处理引擎、单精度/双精度浮点单元、L1和L2高速缓存、ECC保护存储器控制器、ECC保护高速暂存存储器，以及多种常用外设。处理器系统的峰值性能达到4,000 DMIPS，而功耗不到1.8W。处理器系统和FPGA架构独立供电，能够以任意顺序配置和启动。工作起来后，可以根据需要关断FPGA部分，以降低系统功耗。

通过大吞吐量数据通路实现ARM Cortex-A9 MPCore处理器系统和FPGA的互联，峰值带宽超过125-Gbps，数据的连续性也很好。这种性能水平是两芯片解决方案无法实现的。集成单芯片SoC FPGA支持电路板设计人员在处理器和FPGA之间不采用外部IO通路，大幅度降低了系统功耗。

二是，采用先进的28 FPGA技术，Altera的SoC FPGA系列利用了其28nm系列产品，在多个方面进行创新，通过定制满足了用户的功耗、性能和成本要求，这些创新包括工艺技术、收发器技术、IO资源和硬核IP。Cyclone V和Arria V SoC FPGA的推出将这一系列产品进一步拓展至嵌入式处理市场。

Cyclone V和Arria V SoC FPGA基于低功耗28nm工艺(28LP)。这些系列具有分别工作在5Gbps和10Gbps的嵌入式收发器。FPGA架构包括精度可调DSP模块，以及三个ECC保护存储器控制器。Altera的Cyclone V SoC FPGA具有110K逻辑单元(LE)，系统功耗和成本是业界最低的，器件性能水平非常适合大批量应用，包括下一代芯片工业驱动器、高级辅助驾驶以及视频监控等。对于中端应用，Arria V SoC FPGA在成本和性能上达到均衡，总功耗也是最低的。器件具有460K LE，适合满足对性能要求较高的应用，包括，远程射频前端、LTE基站和多功能打印机等。

图二，Altera基于ARM的SoC FPGA。

FPGA业界的第一款虚拟目标

Altera SoC FPGA虚拟目标是Altera SoC FPGA的虚拟设计平台。它建立了一个特殊的目标电路板模型。第一块目标电路板对ARM Cortex-A9处理器及其外设进行功能建模。SoC FPGA虚拟目标支持FPGA IP通过名为环路FPGA的附加开发套件连接硬核处理器系统。SoC FPGA虚拟目标支持软件应用工程师在获得实际硅片之前，支持立即开始器件专用软件开发，缩短了产品面市时间，使软件工程师能够更好的进行控制，增强了可视化功能。SoC FPGA虚拟目标提高了软件开发人员的效能，增强了软件总体质量。虚拟设计平台支持Linux和VxWorks，与ARM工具兼容，具有环路FPGA扩展选择。

图三，FPGA业界的第一款虚拟目标， 支持立即开始器件专用软件开发。

SoC FPGA的系统级优点

提高了系统性能，4,000 DMIPS时，功耗不到1.8W，高达1,600 GMACS、300 GFLOPS的DSP。>125 Gbps处理器至FPGA之间的宽带互联，具有高速缓存连续硬件加速器。

降低了功耗，相对于2芯片解决方案，功耗降低了30%。

减小了电路板面积，外形封装减小了55%，只有两种电源。

降低了系统成本，降低了元件成本、降低了PCB复杂度和成本和更少的布线，更少的板层。

据了解，基于ARM的SoC FPGA系列产品，预计2012年下半年工程样片面市

图四，优异的系统带宽和数据完整性。