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자일링스, 28나노를 지원하는 7 시리즈 FPGA 디자인 플랫폼

06 Jan

어떤 FPGA가 고객의 필요에 가장 잘 맞고 디자인 및 실행 속도를 높여줄 수 있는지 고객의 평가를 돕기 위해, 자일링스는 28나노를 지원하는 최초의 세 가지 TDP(Targeted Design Platforms), 7 시리즈 FPGA를 출시했다.

자일링스 (www.xilinx.com)는 자사의 28나노 7 시리즈 FPGA로 시스템 개발 및 통합 시간을 단축하는 업계 최초의 타깃 디자인 플랫폼(TDP, Targeted Design Platform)을 출시하였다. 자일링스는 FPGA 시스템 디자인 및 통합에 대한 TDP 접근방식으로 보드, ISE 디자인 수트 툴, IP 코어, 레퍼런스 디자인 및 FMC(FPGA Mezzanine Card) 지원이 완비된 업계에서 가장 포괄적인 개발 키트를 제공하므로, 디자이너들은 바로 애플리케이션 개발에 착수할 수 있다.

지난해 3월 최초의 킨텍스-7 디바이스가 출시된 이래, 자일링스는 킨텍스-325T, 버텍스-485T, 버텍스-2000T FPGA 및 Zynq-7020 EPP(Extensible Processing Platform)의 본격적인 출시에 착수하였다.

이 새로운 세 가지 키트는 오토모티브, 방송, 소비자, 산업 및 통신 등의 시장과 더불어 임베디드 및 고속 커넥티비티 애플리케이션을 지원하는 자일링스와 에코시스템 멤버들이 제공하게 될 약 40가지 제품 중에서 가장 먼저 출시된 제품들이다.

모든 키트에 포함된 레퍼런스 디자인은 초보자이거나 경험이 풍부한 FPGA 사용자 모두가 최고성능, 최저전력, 최고 대역폭 및 자일링스 FPGA의 매우 다양한 기능을 활용하면서 디자인 시간을 단축할 수 있는 이상적인 출발점을 제공한다.

자일링스의 월드와이드, 마케팅 부문 선임 부사장인 빈 랫포드(Vin Ratford)씨는 “자일링스의 7 시리즈 제품군은 이전에 많은 시간이 걸리는 고가의 ASIC 또는 ASSP 개발 없이는 불가능했던 SoC 애플리케이션으로 FPGA 기술을 한층 확대한다.”며 “자일링스는 28나노 세대의 제품을 본격적으로 출시하고 있으며, 따라서 이제 고객들은 7시리즈 FPGA가 제공하는 저전력과 유연성을 활용한 시스템 평가, 개발 및 배치를 위한 일련의 에코시스템 제품과 더불어 베이스 및 도메인 플랫폼을 이용할 수 있게 되었다”고 말했다.

에코시스템 지원과 오픈 표준

자일링스 얼라이언스 프로그램(Xilinx Alliance Program)에 참여하고 있는 100여 개의 보드, 디자인 서비스, IP 코어, 툴 벤더들이 자일링스 TDP를 가능케 하는 매우 다양한 솔루션과 애플리케이션을 제공하고 있다.

자일링스는 최초의 킨텍스-7 FPGA 및 버텍스-7 FPGA 개발 키트를 출시하고 에코시스템의 후속 지원을 확대하기 위하여 4DSP Inc., 아날로그 디바이스, 애브넷, 디질런트(Digilent Inc.), 노스웨스트 로직(Northwest Logic), 매스웍스(MathWorks), 텍사스 인스트루먼트(Texas instruments), 자이론(Xylon)과 긴밀히 협력하여 왔다.

디자인 및 개발 흐름 전반에 걸친 자일링스의 오픈 표준 채택과 지원은 FPGA 사용자들이 자신들의 프로젝트를 훨씬 용이하게 완수할 수 있는 핵심 기술을 자일링스 얼라이언스 프로그램이 효율적이며 비용 효과적으로 제공하는 능력을 한층 강화하고 있다.

모든 개발 키트는 산업 표준 도터 카드 폼팩터, 커넥터 및 베이스보드에 있는 FPGA에 대한 모듈식 인터페이스를 제공하는 VITA 57이 정의한 주요 TDP 이네이블러 중의 하나인 FMC 규격을 지원한다. 맞춤형 카드이든 자일링스 에코시스템의 상용 기성품(COTS)이든, 개발자들은 기존의 100여 개의 FMC를 바로 활용하거나, 이전 세대인 버텍스-6 및 스파르탄-6 디바이스에 대한 투자를 재사용할 수 있다.

광범위하게 지원되는 오픈 표준 외에도, 자일링스는 AMBA AXI4(Advanced eXtensible Interface 4) 표준을 채택함으로써 플러그-앤-플레이 기능의 사용과 IP 코어의 재사용이 가능해져, 생산성을 한층 재고한다. ISE에서 이용할 수 있는 플랜어헤드 디자인 플래너를 이용하면, IP 어셈블리 프로세스를 간소화하고 FPGA 내의 계층적 흐름으로 팀 디자인을 촉진하는 로직, DSP 및 임베디드 프로세싱을 위한 통합 디자인 프로세스를 확보할 수 있다.

브라이언 댈레바흐 (Brian Daellenbach )노스웨스트 로직(Northwest Logic) 사장은 “고성능의 사용이 간편한 고품질 IP 코어를 제공한다는 노스웨스트 로직의 사명은 FPGA로 시스템을 구축하는 자일링스의 타깃 디자인 플랫폼(Targeted Design Platform) 접근방식과 매우 긴밀하게 연계되어 있다.

자일링스 개발 키트를 지원하는 자사의 PCI Express 솔루션은 디자이너들이 구입 후 즉시 사용할 수 있는 커넥티비티 기반의 디자인 키트를 통해 매우 신속하게 디자인의 본질에 초점을 맞출 수 있도록 한다. 자사는 자일링스 버텍스-6 및 스파르탄-6 FPGA 커넥티비티 키트를 위한 PCI Express 기반 솔루션을 공급해 왔으며 7 시리즈에 대한 솔루션을 계속 공급하게 된 것을 기쁘게 생각한다.”고 말했다.

다보르 (Davor Kovacec) 자이론(Xylon) CEO는 “프리미어 자일링스 얼라이언스 프로그램 회원사로써, 자사는 자일링스와 매우 긴밀하게 협력하면서 시장에 동급 최상의 비디오, 그래픽 및 컨트롤러 IP 코어와 더불어 소프트웨어 및 플랫폼을 제공해 왔다.

자사의 logiSDHC(SD Host Controller IP)와 logiCVC(Display Controller IP) 코어가 7 시리즈 타깃 디자인 플랫폼을 위한 임베디드 레퍼런스 디자인의 일부가 된 것을 기쁘게 생각한다.

7 시리즈 FPGA 실리콘 디바이스가 고객에게 제공하는 전력 및 비용의 장점 외에도, 자사는 임베디드 리눅스 및 독립형 애플리케이션을 위한 포괄적인 소프트웨어 스택과 더불어 자사의 IP에 대한 간편한 플러그-앤-플레이 경험을 제공하기 위해 AMBA AXI4 인터커넥트 표준을 채택함으로써, IP 기반 디자인에 관한 자일링스의 선례를 따랐다.”고 밝혔다.

1. 버텍스-7 FPGA VC707 평가 키트

자일링스 버텍스-7 FPGA VC707 평가 키트는 버텍스-7시리즈가 사용되고 있는 수많은 애플리케이션에서 요구하는 획기적인 성능과 용량, 전력 효율을 동시에 찾고 있는 디자이너를 위한 베이스 TDP라고 모란은 말했다. 여기에는 유무선통신, 항공우주국방, 의료, 방송 등 시장을 위한 고급시스템도 포함된다. 이 키트는 특히 VX485T-2 FPGA, 중간크기 버텍스-7 디바이스에 기반하고 있다.

소프트웨어 측면에서 이것은 버텍스-7 VX485T-2 FPGA에 디바이스 고정된 ISE 디자인 수트 로직 에디션과 함께 제공된다. 시리얼 커넥티비티를 위해 이것은 기가비트 이더넷(GMII, RGMII, SGMII), SFP/SFP+ 트랜시버 커넥터, GTX 포트(TX, RX)와 네 개의 SMA 커넥터, PCI Express x8 에지 커넥터 등을 가지고 있다.

이 키트는 병렬 커넥티비티를 위해 두 개의 FMC-HPC 커넥터(8 개 GTX 트랜시버, 160개 싱글엔드 신호 또는 80개 차동 사용자 정의 신호)를 가지고 있다. 메모리를 위해서는 1,600Mbps에서 SODIMM DDR3 메모리, PCIe 구성용 1Gbit(128Mbyte) BPI 플래시, SD 카드 인터페이스, 8kbyte IIC EEPROM 등이 들어 있다. 추가 커넥티비티에는 HDMI 비디오 출력, UART- USB 브릿지, 2×16 LCD 헤더, 8x LED, IIC, 아날로그 혼합 신호 포트 등이 들어 있다.

2. 킨텍스-7 FPGA KC705 평가 키트

킨텍스-7 제품군의 베이스 TDP는 킨텍스-7 FPGA KC705 평가 키트로, XC7K325T-FF900 FPGA기능을 갖는다. 모란은 이 키트가 최대한 유연하게 구축되어 있기 때문에 디자이너가 무선/베이스밴드, 레이더, 에지 QAM, 트리플 레이트 SDI, 기타 등등 전력효율과 고속통신 및 처리를 요구하는 다양한 애플리케이션을 빨리 개발할 수 있도록 한다고 말했다.

ROHS-규격 킨텍스-7 FPGA KC705 평가 키트에는 여러 가지 고강도 기능과 비용절감 기능이 들어 있다. 이것은 킨텍스-7 XC7K325T FPGA에 디바이스 고정된 ISE 디자인 수트: 로직 에디션과 함께 제공된다. 시리얼 커넥티비티에는 기가비트 이더넷(GMII, RGMII, SGMII), SFP/ SFP+ 트랜시버 커넥터, 네 개의 SMA 커넥터를 갖춘GTX 포트(TX, RX) 및 UART-USB 브릿지, PCI Express x8 에지 커넥터가 들어 있다.

병렬 커넥티비티에는 FMC-HPC 커넥터(4 개 GTX 트랜시버, 116 개 싱글엔드 신호 또는 58개 차동 -34 LA 및 24 HA – 사용자 정의 신호)와 FMC-LPC 커넥터(1개의 GTX 트랜시버, 68 개 싱글엔드 또는 34개 차동 사용자 정의 신호)가 들어있다. 추가 커넥티비티에는 HDMI 비디오 출력, 2×16 LCD 디스플레이 커넥터, 8x LEDs, IIC, LCD 헤더, 아날로그 혼합 신호 포트 등이 들어있다.

3. 킨텍스-7 FPGA DSP 키트

이들 베이스 플랫폼 외에도, 애브넷은 FPGA를 이용해 다수의 DSP 작업을 더욱 빠르게 실행하려는 고객을 위해 자일링스 킨텍스-7 FPGA DSP 키트 TDP를 출시하려고 한다. 킨텍스-7 KX325T FPGA를 중심으로 구축된 이 TDP에는 실제 신호와의 인터페이스를 위한 통합 고속 아날로그 FMC가 들어 있다.

이 고속 아날로그 도터카드는 4DSP의 FMC150이다. 이 카드는 두 개의 14bit, 250MSPS A/D 채널과 두 개의 16bit, 800MSPS D/A 채널을 제공하고 있다. 이들을 내부 클록 소스나 외부 공급 샘플 클록을 통해 클록킹 할 수 있다.

킨텍스-7 FPGA DSP 키트는 타깃 DSP 레퍼런스 디자인과 함께 출시되며, 여기에는 고속 DUC (digital upconversion) 및 DDC (digital downconversion)를 갖춘 아날로그 인터페이스가 포함되어 있다. 최종사용자는 이것을 바로 디자인에 배치하여 개발 시간을 단축할 수 있다.

플러그-앤-플레이 FMC 카드

이 세 개의 새로운 키트는 자일링스의 FPGA 시스템 개발용 2세대 플랫폼의 첫 번째 작품이다. 자일링스는 이 플랫폼 전략을 베이스 플랫폼, 도메인 중심 플랫폼, 시장 중심 플랫폼, 그리고 그 정점에 있는 고객 디자인, 이렇게 네 개의 레이어로 구성된 피라미드로 설명하고 있다.

TDP 방식은 미리 구축되어 있는 자일링스의 솔루션과 자일링스 에코시스템을 고객이 활용할 수 있도록 해주고, 손쉽게 자신들의 FPGA 디자인 프로젝트에 추가할 수 있도록 해준다. TDP를 디자인의 토대로 활용하면, 고객은 제품 차별화 기능에 더욱 매진할 수 있게 된다.

자일링스의 TDP 계층에서 새 버텍스-7 FPGA VC707 평가 키트와 킨텍스-7 FPGA KC705 평가 키트 같은 베이스 플랫폼은 자일링스의 디바이스 제품군들을 평가할 수 있는 1차적인 수단이다. 베이스 TDP 외에도 애브넷의 것과 같은 도메인 중심 키트가 고객으로 하여금 DSP, 임베디드, 커넥티비티 도메인에서의 디자인에 집중할 수 있도록 도와준다.

디자인 속도를 더욱 높일 수 있도록 자일링스는 항공우주 및 국방, 자동차, 유무선 통신, 전문방송산업, 과학의료 등 시장 중심 개발 플랫폼도 제공하고 있다. 이러한 7 시리즈용 시장 중심 키트 버전들이 곧 나올 예정이다.

자일링스의 모든 TDP에는 개발 보드와 FPGA를 프로그램할 수 있는 소프트웨어는 물론, 내부 및 서드파티 IP, 레퍼런스 디자인 및 자료, 다양한 포트폴리오의 사내 개발 및 파트너 개발 FPGA 메자닌 카드(FMC) 도터카드가 들어있다. 이 모든 자산들이 하나의 강력한 수단이 되어 사용자는 그 어느 때보다 더욱 빠르게 시스템 수준에서 디자인이 작동하게 할 수 있다.

자일링스는 6시리즈 디바이스용으로 세 가지 타입의 TDP를 시판하고 있으며 이제는 7시리즈 디바이스용 TDP를 시판하려고 한다. VC707, KC705, 킨텍스-7 FPGA DSP 키트는 앞으로 소개될 수 많은 7 시리즈 키트들 중 첫 번째 키트다.

사실 자일링스의 TDP 방식의 핵심 중 하나는, 버텍스-6와 스파스탄-6 FPGA 제품군을 지원하면서 시작된 산업표준 FMC 커넥터이다. FMC 커넥터의 추가로 IP 코어 벤더와 칩 제조업체, 디자인 서비스 기업은 디자이너들이 자일링스의 키트에 신속하게 보드를 연결하여 시스템 레벨 환경에서 디자인을 테스트하는데 사용할 수 있는 도터카드를 실제로 테스트해볼 수 있게 되었다.

2009년 6 시리즈 론칭 이후 이 TDP 에코시스템이 30여개 이상의 파트너로부터 100개 이상의 FMC 카드를 자랑하게 되었다. 최근 몇 달 동안 자일링스는 플러그페스트(plugfests)를 열었고, 그곳에서 이들 FMC 중 30 개 이상이 다양한 애플리케이션을 다루며 새로운 7 시리즈 디바이스에서도 작동하는 것이 확인되었다. 자일링스는 앞으로 몇 달 안에 더 많은 수의 FMC 카드들이 출시될 것으로 예상하고 있다.

7 시리즈 디바이스 또한 TDP 전략에 몇 가지 고유의 개선점들을 보태주고 있다. 예를 들어, 자일링스는 작년에 7 시리즈 디바이스가 소개되면서 자일링스가 ARM AMBA AXI4 인터페이스를 기꺼이 받아들이게 되었다고 전한다. AXI4는 자일링스 개발 IP코어와 서드파티 개발 IP 코어, 자체 개발 IP 코어들을 사용자가 더욱 손쉽게 자일링스 7 시리즈 디바이스에 통합할 수 있게 해준다.

또한 고객들과 자일링스 IP 코어 에코시스템이 여러 가지가 아닌 하나의 IP 코어 인터커넥트 구조에 집중할 수 있도록 해주고, 더 나아가 IP코어 제품을 정교하게 다듬고 신제품을 더욱 빨리 개발할 수 있도록 해준다.

신세대 TDP의 또 다른 장점은, 자일링스가 자사의 모든 7 시리즈 디바이스, 즉 버텍스-7, 킨텍스-7, 아틱스-7 은 물론, Zynq-7000 EPP (Extensible Processing Platform) 디바이스도 확장형 프로그래머블 로직 아키텍처에 구현했다는 사실에 기인하고 있다. 이것은 최종 사용자를 위해 디자인 재활용과 평가를 간소하게 만들어주고 최적화 시켜준다.

Q&A로 알아보는 7 시리즈 FPGA 디자인 플랫폼

1. 오늘 자일링스가 발표하는 내용은 무엇인가?
자일링스는 2012디자인 콘테스트에서 킨텍스7 FPGA KC705 평가 키트, 버텍스7 FPGA VC707 평가 키트 및 애브넷 일렉트로닉 마케팅(Avnet Electronic Marketing)과 공동 개발한 킨텍스7 FPGA DSP 키트 등의 세 가지 새로운 개발 키트로 28나노 7 시리즈 FPGA 제품군을 위한 TDP(Targeted Design Platform)에 착수한다.

2. 개발 키트에는 무엇이 포함되어 있나?
새로운 키트에는 FPGA 기반 개발 보드 외에 디자이너들이 키트 구입 후 즉시 프로젝트에 착수할 수 있도록 모든 ISE 개발 수트 툴(ISE 13.4), IP 코어 및 타깃 레퍼런스 디자인이 포함되어있다.

초보자이거나 경험이 풍부한 FPGA 사용자 모두가 키트에 포함되어 있는 디자인 리소스를 활용하여 최고성능, 최저전력, 최고 대역폭 및 자일링스 FPGA의 매우 다양한 기능을 확보할 수 있다.

3. AMS는 무엇인가?
모든 7시리즈 및 Zynq7000 EPP(Extensible Processing Platform) 디바이스에서 볼 수 있는 아날로그 서브시스템을 XADC라고 하며, 독립형 듀얼 1MSPS, 12bit ADC와 17채널 아날로그 멀티플렉서 프론트 엔드가 내장되어 있다.

XADC를 프로그래머블 로직과 면밀하게 통합하여, 자일링스는 매우 유연한 아날로그 서브시스템을 제공하고 있다. 이 새로운 아날로그와 프로그래머블 로직의 조합을 AMS(Agile Mixed Signal)라고 한다.

4. AMS를 어디에 활용할 수 있나?
프로그래머블 XADC 및 로직은 단순한 제어 및 시퀀싱에서 선형화, 보정 및 필터링과 같은 한층 신호 처리 집약적인 태스크에 이르기까지, 광범위한 태스크의 맞춤화를 가능하게 한다. FPGA의 신호 처리 기능은 오버샘플링과 같은 기법을 이용하는 ADC의 성능 강화에도 활용할 수 있다.

이러한 유연성으로 현재 터치 스크린 컨트롤, 모터 컨트롤, 시스템 관리, 원격 센서 및 그 외 다수의 유사한 애플리케이션이 요하는 다양한 아날로그 디바이스 카탈로그가 필요없게 된다.

5. 28나노 FPGA 제품군과 현 세대인 버텍스-6 및 스파르탄-6 FPGA 제품군 간의 차이는 무엇인가?
7 시리즈 FPGA 제품군 모두 고성능, 저전력에 최적화된 28나노 프로세스 기술로 구현된 확장형 아키텍처를 공유하고 있다. 이 고유 조합은 전체 전력을 50% 절감하고 가격/성능 비와 시스템 성능을 2배로 개선하며, 세계 최초의 200만 로직 셀 FPGA(이전 세대에 비해 2.5배 이상의 용량 제공)를 가능하게 한다.

따라서, 디자이너들은 전력 예산을 유지하면서 28나노 제품군 간의 시스템 성능, 용량 또는 비용에 대하여 자신들의 애플리케이션을 간편하게 확장할 수 있다.

6. 새로운 28나노 디바이스는 출하 중인가?
그렇다. 킨텍스-7 K325T 디바이스의 출시를 필두로, 2011년 3월 18일부터 초기 디바이스 샘플의 출시를 시작하였다. 버텍스-7 485T FPGA, 2.5D SSI(Stacked Silicon Interconnect) 기술로 구현된 200만 로직 셀 버텍스-7 2000T와 Zynq-7020 EPP는 각각 2011년 8월, 11월 및 12월에 초기 샘플 출시가 시작되었다.

아이씨엔 매거진 2012년 03월호

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Posted by on January 6, 2016 in Automation

 

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