賽靈思和英特爾都在優(yōu)先考慮數(shù)據(jù)中心，這正在推動可編程邏輯研發(fā)向高性能插槽方向發(fā)展。在某些情況下，這些趨勢也影響著嵌入式電子領域應用的發(fā)展。但對于無數(shù)應用而言，功耗和散熱與性能一樣重要，如果不是更重要的話。這些用例通常位于邊緣，涵蓋從傳感器集線器到顯示控制器再到圖像處理和 AI 推理平臺的所有內(nèi)容。

是的，開發(fā)這些解決方案的應用工程師、OEM 和集成商需要提高性能并增加工作負載的多功能性。但它們也需要保持在成本、功率和熱限制范圍內(nèi)。

出于這個原因，Microchip 繼續(xù)在其 PolarFire FPGA SoC 系列中進行創(chuàng)新——推出的具有 25K 邏輯元件和硬化四核 RISC-V CPU 的 MPFS025 SoC。

據(jù)該公司稱，MPFS025 SoC 提供：

與競爭性 SRAM FPGA SoC 產(chǎn)品相比，功耗降低多達 50%

300 MHz 結構和 450 MHz DSP 流水線，可實現(xiàn)領先的 4K60 傳輸和處理效率

四個多速率、多協(xié)議 12.7 Gbps 收發(fā)器

強大的知識產(chǎn)權保護植根于加密控制的供應鏈

高效的可編程性能

盡管具有性能和安全優(yōu)勢，但效率是 Microchip 的 MPFS025 PolarFire FPGA SoC 的頭條新聞。正如您在下圖中看到的那樣，這體現(xiàn)在 CoreMark 得分為 5200，功率僅為 1.2 W。

這要歸功于主 RISC-V RV64GC 內(nèi)核上的 32 個整數(shù)和 32 個浮點寄存器，以及組織成 18 x 18 MACC 的 68 個數(shù)學塊。這些查找表是可分割的，這意味著它們可以簡化為兩個 9x9，因此計算可以優(yōu)化到不同的位分辨率。

為什么這種效率水平真的很重要？嗯，顯而易見的答案是任何具有固有功率敏感性的系統(tǒng)設計都將從中受益。但更深入一點，考慮到更高的性能通常意味著更多電路的頻率和電壓更高，這會導致產(chǎn)生過多的熱量。

Microchip FPGA 產(chǎn)品營銷總監(jiān) Tim Morin 表示，散熱成本大約為 1.5 美元/W，因此，如果您可以用最少的電路啟動來最大化性能，您可以降低系統(tǒng)成本或將您的設計部署到更惡劣的環(huán)境中，或兩者。

RISC-V 拯救嵌入式圖像處理

但回到 RISC-V。除了處理效率之外，片上 RISC-V 內(nèi)核的另一個優(yōu)勢是它們允許一般嵌入式工程師在基于可編程邏輯的設備上運行熟悉的 Linux 和/或 RTOS。

一旦這些開發(fā)人員習慣于使用 Microchip 的 Libero Design Suite 2021.2 版等軟件工具在 FPGA SoC 上進行開發(fā)，他們就會發(fā)現(xiàn)靈活的 2 MB L2 高速緩存和 LPDDR4 內(nèi)存支持可供他們使用以進行應用開發(fā)。

MPFS025 PolarFire FPGA SoC 的功能組合使其在嵌入式視覺系統(tǒng)設計中幾乎即插即用。下圖顯示了位于圖像處理管道核心的 SoC，工程師只需將傳感器集成到前端和外部存儲器或輸出端即可。

當然，開發(fā)人員會希望增加更多的價值。在許多情況下，該價值將在應用程序級別。為此，Microchip MPFS025 PolarFire FPGA SoC 支持 OpenVX 等開放式開發(fā)框架以及VectorBlox 加速器軟件開發(fā)套件 （SDK）等更具針對性的解決方案。

VectorBlox SDK 與可在 Libero 中訪問的 AI IP 配對，以幫助沒有機器學習經(jīng)驗的開發(fā)人員優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡算法，如無快門補償或圖像增強，以便在 PolarFire FPGA SoC 上執(zhí)行。VectorBlox/PolarFire FPGA SoC 組合實現(xiàn)了比其他解決方案高 2-3 倍的節(jié)能推理。

同樣在工具方面，Microchip在2021 RISC-V 峰會之前發(fā)布了智能嵌入式視覺平臺。智能嵌入式視覺平臺集成了 RISC-V 應用程序開發(fā)人員創(chuàng)建嵌入式視覺或物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算解決方案所需的所有構建塊，包括：

雙 4K MIPI CSI-2 攝像頭

帶有 FPGA 夾層卡擴展的 HDMI? 2.0

CoaXPress? 2.0

SDI（6 Gbps 和 12 Gbps）

具有自動協(xié)商功能的通用串行 10 GE 媒體獨立接口 （USXGMII） MAC IP

USB 3.1 Gen 1 和 Gen 2 協(xié)議支持

充分利用中檔

應用應該決定技術，而不是相反，因此 Microchip 將繼續(xù)發(fā)展其中端 FPGA SoC 產(chǎn)品組合，包括 MPFS025 等設備。硅預計在 2022 年第一季度推出。

對于那些剛接觸 RISC-V 的人來說，最后一個重要的考慮因素是不斷增長的生態(tài)系統(tǒng)，它可以幫助加速和保護您的工程投資。例如， Microchip 的 Mi-V RISC-V 生態(tài)系統(tǒng)得到了來自 AdaCore、Amazon FreeRTOS、DornerWorks、Green Hills Software、Hex Five、Siemens Embedded、Veridify Security 和 Wind River 的免費和商業(yè)軟件和工具的支持，以獲取視覺系統(tǒng)建立在準備上市的平臺上。

由于它是一個開放標準，為 PolarFire 設備開發(fā)的代碼可以擴展和縮減 Microchip FPGA SoC 產(chǎn)品組合以及其他 RISC-V RV64GC 目標，而無需從頭開始。

審核編輯：郭婷