1. Field-Programmable" - FPGA-
‫מיחידות‬ ‫מורכב‬ "Gate Array
‫של‬ ‫ומרשת‬ ‫לתכנות‬ ‫הניתנות‬ ‫לוגיות‬
‫היחידות‬ ‫בין‬ ‫ולניתוק‬ ‫לחיבור‬ ‫אמצעים‬
‫מקבלות‬ FPGA-‫ה‬ ‫בטעינת‬ .‫השונות‬
‫והן‬ ,‫פעולתן‬ ‫לאופי‬ ‫הגדרה‬ ‫היחידות‬
‫בצורה‬ ,‫אחרות‬ ‫ליחידות‬ ‫מתחברות‬
‫רכיבי‬ .‫הכולל‬ ‫הלוגי‬ ‫המעגל‬ ‫את‬ ‫שמממשת‬
,‫פונקציות‬ ‫למגוון‬ ‫לשמש‬ ‫יכולים‬ FPGA
‫לוגיים‬ ‫שערים‬ ‫כגון‬ ‫פשוטות‬ ‫מלוגיקות‬ ‫החל‬
.‫מורכבות‬ ‫ביכולות‬ ‫וכלה‬
‫ומתחרה‬ ‫כמקביל‬ ‫דרכו‬ ‫את‬ ‫התחיל‬ FPGA-‫ה‬
,‫היכולות‬ ,‫שהגודל‬ ‫ככל‬ ‫אך‬ CPLD-‫ל‬
‫גם‬ ‫גדל‬ ,‫גדלו‬ FPGA-‫ה‬ ‫של‬ ‫הפעולה‬ ‫ומהירות‬
‫כיום‬ .‫זה‬ ‫מסוג‬ ‫רכיבים‬ ‫של‬ ‫השוק‬ ‫נתח‬
‫כמערכות‬ FPGA ‫רכיבי‬ ‫למצוא‬ ‫מקובל‬
)SoC(. CPU ‫מבוססי‬
6 ‫של‬ ‫לממדים‬ ‫מגיעים‬ FPGA-‫ה‬ ‫כיום‬
‫שווה‬ LE ‫שכל‬ )Logic Element( LE ‫מיליון‬
‫בעולם‬ Gate Logic ‫מיליון‬ 60-‫לכ‬ ‫ערך‬
.ASIC-‫ה‬
Circuit( IC ‫המצאת‬ ‫לאחר‬ ‫שנים‬ ‫שש‬
‫את‬ ‫מור‬ ‫גורדון‬ ‫תבע‬ 1965-‫ב‬ )Integrated
SerDes
FPGA-‫ה‬ ‫בעולם‬
‫בכל‬ ‫כי‬ ‫הצופה‬ ,"‫מור‬ ‫ל"חוק‬ ‫שהפך‬ ‫הכלל‬
‫הטרנזיסטורים‬ ‫מספר‬ ‫מוכפלים‬ ‫שנתיים‬
.‫אחד‬ ‫סיליקון‬ ‫מצע‬ ‫על‬ ‫המיוצרים‬
I/O-‫ה‬ ‫טכנולוגית‬ "‫מור‬ ‫ל"חוק‬ ‫בדומה‬
‫של‬ ‫מהירויות‬ ‫לתחום‬ ‫התפתחה‬ Signals
‫באותות‬‫שימוש‬‫אילצה‬‫אשר‬‫לשניה‬‫ביט‬‫ג'גה‬
.‫יחד‬ ‫ומידע‬ ‫שעון‬ ‫של‬ ‫ושילוב‬ ‫דיפרנציאלים‬
‫ומגבלות‬ ‫המהירות‬ ‫דרישת‬ ‫עם‬ ‫ההתמודדות‬
‫ארכיטקטורת‬ ‫ליצירת‬ ‫הובילה‬ ‫הטכנולוגיה‬
‫צמצום‬ ,Point2Point Serial ‫מערכת‬
Multidrop Bus-‫ה‬ ‫בארכיטקטורת‬ ‫השימוש‬
.‫לטוריים‬ ‫מקביליים‬ ‫מידע‬ ‫מערוצי‬ ‫ומעבר‬
‫כמות‬ ‫את‬ ‫להגביר‬ ‫המשיך‬ "‫מור‬ ‫ש"חוק‬ ‫ככל‬
‫מהפשוטים‬ ‫מעבדים‬ ‫והכנסת‬ ‫הלוגיקה‬
‫מכל‬ ‫חזקים‬ ARMs ‫עד‬ NIOS ,microblaze
‫פוסקות‬ ‫הבלתי‬ ‫והדרישות‬ ,‫משפחתיהם‬
‫תעשיה‬ ‫את‬ ‫שמאלצים‬ ‫לביצועים‬ ‫להגיע‬
‫הכמעט‬ ‫לממדים‬ ‫לרדת‬ ‫הסמיקודקטור‬
‫פסיקאית,ומידי‬ ‫מבחינת‬ ‫אפשריים‬ ‫בלתי‬
‫לרדת‬ ‫ומצליחים‬ ‫נפרץ‬ ‫האתגר‬ ‫ושנה‬ ‫שנה‬
‫והיום‬ ,‫הטרנזיסטורים‬ ‫של‬ ‫בממדים‬
.14nm-‫ל‬ ‫ואפילו‬ 16nm-‫ל‬ ‫מגיעים‬ FPGA-‫ה‬
‫נרכשות‬ FPGA-‫ה‬ ‫שחברות‬ ‫הסיבה‬ ‫זאת‬
NETIC ,‫אדרי‬ ‫ג'ק‬
‫תעשיית‬ ‫של‬ ‫המובילות‬ ‫החברות‬ ‫ידי‬ ‫על‬
.‫הסמיקודקטור‬
‫תמידי‬ ‫במאבק‬ ‫נמצא‬ ‫הסמיקודקטור‬ ‫שוק‬
:‫פרמטרים‬ ‫ארבעה‬ ‫על‬
Performance .1
power efficiency .2
density .3
system integration .4
‫קווי‬ ‫של‬ ‫פתרון‬ ‫למציאת‬ ‫הובילו‬ ‫סיבות‬ ‫שתי‬
SerDes, RapidIO, SFI ‫מהירים‬ ‫תקשורת‬
‫לעולם‬ ‫הממשקים‬ ‫ריבוי‬ ‫של‬ ‫דרישה‬ ,‫האחת‬
‫לקצב‬ ‫פוסק‬ ‫הבלתי‬ ‫הצורך‬ ,‫והשניה‬ ,‫החיצון‬
‫בתים‬ ‫גיגה‬ 40 ‫ועד‬ ‫ג'גה‬ 1-‫מ‬ ‫החל‬ ‫הנתונים‬
‫המובילות‬ ‫דרכים‬ ‫מפות‬ ‫להם‬ ‫ויש‬ ,‫לשנייה‬
.‫לשנייה‬ ‫בתים‬ ‫גיגה‬ ‫למאות‬
Serializer/ ‫מעגלי‬ ,SerDes ‫המושג‬
‫לנתונים‬ ‫סריאלי‬ DATA ‫ממיר‬ Deserializer
Bit-‫ל‬ ‫המקביל‬ BUS ‫ממיר‬ ‫או‬ ,‫מקבילים‬
.Stream
‫של‬ ‫ביט‬ 32-‫ה‬ ‫החלפת‬ ‫היא‬ ‫מצוינת‬ ‫דוגמא‬
‫עם‬ ,‫לשניה‬ ‫ביט‬ ‫מגה‬ 2.112 ‫שהשיג‬ PCI 64
‫נתונים‬ ‫קצב‬ ‫המשיג‬ PCI Express ‫יחיד‬ ‫נתיב‬
‫רק‬ ‫באמצעות‬ ‫לשניה‬ ‫ביט‬ ‫ג'גה‬ 4 ‫של‬ ‫כולל‬
Chip Design ‫מיוחד‬ ‫מוסף‬
‫ה‬

2. ,‫פשוטות‬ ‫במילות‬ .2.5GHz-‫ב‬ ‫חוטים‬ 4
‫נתונים‬ ‫קצבי‬ ‫מאפשר‬ SerDes ‫פרוטוקולי‬
‫בסיס‬ ‫מאשר‬ ‫אחד‬ ‫חוט‬ ‫על‬ ‫גבוהים‬ ‫מאוד‬
.‫הישנות‬ ‫בטכנולוגיות‬ ‫רחבים‬
‫ממשקי‬ ‫של‬ ‫בסיסיים‬ ‫סוגים‬ ‫שני‬ ‫ישנם‬
‫פרוטוקולים‬ )SS( ‫סינכרוני‬ ‫מקור‬ :SerDes
.)CDR( ‫פרוטוקולים‬ ‫שעון‬ ‫נתוני‬ ‫לשחזור‬
‫משחזרים‬ ‫כיצד‬ ‫הוא‬ ‫הבסיסי‬ ‫ההבדל‬
‫מקור‬ ‫סינכרוני‬ .)Clocking( ‫השעון‬ ‫את‬
‫המלווה‬ ‫דיסקרטית‬ ‫שעון‬ ‫אות‬ ‫יש‬ ‫ממשקים‬
.)Data( ‫המועברים‬ ‫הנתונים‬ ‫את‬
‫של‬ ‫נכון‬ ‫לתכנון‬ ‫באתגרים‬ ‫מתמודדת‬ ‫נטיק‬
‫עבור‬ ‫מהירים‬ ‫ממשקים‬ ‫שדורשות‬ ‫מערכות‬
,‫תמונה‬ ‫עיבוד‬ ,‫אופטית‬ ‫תקשורת‬ ‫יישומי‬
.‫ותקשורת‬ ‫גרפיקה‬ ,‫אותות‬ ‫עיבוד‬ ,‫וידאו‬
‫ממשק‬ ‫עם‬ ‫טכנולוגיות‬ ‫עשרות‬ ‫קיימים‬
‫שונים‬ ‫ליישומיים‬ ‫מרובה-נתיב‬ SerDes
Serdes Framer Interface ‫ממשק‬ ‫למשל‬
‫קשר‬ ‫ליצירת‬ ‫לשמש‬ ‫יכול‬ ‫הממשק‬ :)SFI(
‫מעבר‬ ‫מהירים‬ ‫בממשקים‬ ‫שונים‬ ‫ממודולים‬
.‫לשניה‬ ‫ביט‬ ‫גיגה‬ 40-‫ל‬
‫או‬ )OTN( ‫אופטית‬ ‫תחבורה‬ ‫רשת‬ ‫לדוגמא‬
‫מודול‬ ‫לבין‬ SONET/SDH FRAMER ‫מודול‬
SONET/SDH FRAMER ‫או‬ FEC; OTN
‫מהווים‬ ‫אלו‬ ‫חיבורים‬ .‫חיצוני‬ SerDes ‫לבין‬
‫תקשורת‬ ‫מערכות‬ ‫של‬ ‫הטיפוסי‬ ‫הממשק‬ ‫את‬
‫ביט‬ ‫גיגה‬ 80 ‫בין‬ ‫נע‬ ‫הנתונים‬ ‫שקצב‬ ‫אופטיות‬
.‫לשניה‬ ‫ביט‬ ‫גיגה‬ 120-‫ל‬ ‫לשניה‬
B8/B10 ‫קו‬ ‫בקידוד‬ ‫משתמשים‬ SerDes-‫ה‬
‫קו‬ ‫קידוד‬ ‫כגון‬ ‫יותר‬ ‫יעילים‬ ‫קו‬ ‫בקידודי‬ ‫או‬
.RapidIO Gen3 ‫למשל‬ B64/B62
‫האות‬ ‫של‬ ‫המקסימאלי‬ ‫הנתונים‬ ‫קצב‬ ‫בגלל‬
‫הנתונים‬ ‫משיעור‬ ‫פחות‬ ‫שהוא‬ ‫החשמלי‬
‫ולכן‬ ‫ערוצים‬ ‫של‬ ‫רב‬ ‫מספר‬ ‫נדרש‬ ,‫האופטי‬
‫לתמוך‬ ‫מוגדר‬ SFI ‫הפרוטוקול‬ ‫לדוגמא‬
‫ניתן‬ ‫וכך‬ .‫סיביות‬ n ‫רחב‬ ‫נתונים‬ BUS-‫ב‬
.‫הנדרש‬ ‫בקצב‬ ‫נתונים‬ ‫להעביר‬
‫את‬ ‫לתכנן‬ ‫קלה‬ ‫בצורה‬ ‫לנו‬ ‫מאפשר‬ FPGA-‫ה‬
MegaWizard-‫ה‬ ‫ממשקים‬ ‫דרך‬ SerDes-‫ה‬
LogiCORE™ IP ‫או‬ ALTERA ‫עבור‬
‫לקבוע‬ ‫שמאפשר‬ XILINX ‫עבור‬ SelectIO™
‫מערוצי‬ ‫יותר‬ ‫או‬ ‫אחד‬ ‫של‬ ‫תצורה‬ ‫את‬
‫תכונת‬ ‫את‬ ‫להפעיל‬ ‫מאפשר‬ ‫וגם‬ .‫השידור‬
‫דרישות‬ ‫בתלות‬ ‫הערוצים‬ ‫בין‬ ‫דינמית‬ ‫תצורה‬
.‫המערכת‬
Jack Edery is a General Manager
VLSI and IOT Division.
18 years of experience in the
semiconductoranddesignindustries,
solid experience in managing
complex design and verification
projects, with extensive experience
in ASIC & FPGA development and
design methodology. Manager at
Defense Industries, Samsung and
Intel Israel.
Chip Design ‫מיוחד‬ ‫מוסף‬