Hallo, in einem Redesign eines Produkts würde ich gerne den bisher verwendeten MachXP2 von Lattice gegen einen ähnlich leistungsstarken FPGA austauschen, der jedoch deutlich weniger Leistung verbrät. Der aktuelle heizt sich bei Betrieb auf 60°C auf bei offenem Betrieb ohne Kühlkörper (laut Lattice Power Estimator etwa 750mW), leider ist das - so wie immer - etwa 750mW über dem, was das Plastikgehäuse abführen kann. Auf dem FPGA läuft eine kleine Bilder-Pipeline (zwischen Sensor und Prozessor, jeweils 3.3V paralleles Interface), die etwa 10 Zeilen speichert (also 10 EBRs), ein I2C Slave, ein UART und ein SPI, und noch ein bisschen Kram. Insgesamt sind das dann ca. 3000 LUTs/FFs + 2 PLLs für vier Clock-Regions und 10 EBRs. Nun bin ich auf der Suche nach passendem FPGA-Ersatz, und hier wird die MachXO3-Reihe interessant. Da ich bisher jedoch nicht die Zeit freigeschaufelt bekommen habe, das Design zu entwickeln, kann ich mit Lattice Diamond keine Power-Abschätzung machen. Nun zu meiner Frage: Wie sparsam ist der MachXO3 gegenüber dem MachXP2, wie sehr wirkt sich die Nutzung der 1.2V-Variante gegenüber der 2.5/3.3V-Variante auf den Stromverbrauch aus, und wo lässt sich am meisten Strom bei FPGAs generell sparen? Sind es die PLLs, allgemein der Takt (zurzeit 24 MHz - 72 MHz), die genutzten LUTs/EBRs/FFs, oder IOs?
Der MachXO3 hat mit seine 40nm Struktur schon Vorteile gegenüber die 65nm des MachXO2. Wieviel das im Endeffekt ausmacht, kann man allerdings erstmal nicht vorhersagen. Welcher Teil wieviel vom Kuchen ausmacht, hängt stark vom Design ab. Wenn im FPGA viel prozessiert wird, sind wahrscheinlich die ganzen Register die togglen der größte Verbraucher. Highspeed I/Os sind in der Regel auch sehr hungrig, vorallem bei 3.3V. Als Daumenregeln kannst du ansetzen: Je niedriger die Core und Bank Spannung, desto geringer die Leistungsaufnahme. Wenn du zuverlässig wissen willst ob du die 750mW zuverlässig einsparen kannst, dann hilft nur probieren und messen. Wie gut die Leistungssimulationen bei Lattice funktionieren kann ich nicht sagen. Habe das bisher nur bei Xilinx machen müssen und war da recht zufrieden.
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