Start HFM-werkgroep voor FPGA-systeem op modules

De toenemende toepassing van FPGA System on Modules (SoM's) geeft een nieuwe vorm aan het moderne productontwerp in verschillende industrieën. Deze groeiende trend laat zien dat er in de industrie grote behoefte is aan een uniforme standaard die het FPGA SoM-ontwerp- en fabricageproces kan stroomlijnen. Een dergelijke standaard zou de prestaties, kosten en flexibiliteit kunnen optimaliseren, waardoor het voor ingenieurs en ontwikkelaars eenvoudiger wordt om complexe toepassingen tot leven te brengen.

(Bron afbeelding: iWave)

Voordelen van FPGA-systeem op modules

De FPGA SoM-benadering heeft aan populariteit gewonnen vanwege de aanzienlijke voordelen bij het vereenvoudigen van ontwerpprocessen. Door SoM's te gebruiken, kunnen ontwikkelaars meerdere complexe ontwerptaken overslaan, wat niet alleen de ontwikkelingstijd verkort, maar ook zorgt voor een product van hogere kwaliteit. Dit is hoe FPGA SoM's enkele van de grootste ontwerpuitdagingen aanpakken:

• Complex ontwerp van stroomcircuits: FPGA SoM's stroomlijnen ingewikkeld ontwerp van stroomcircuits, inclusief complexe vereisten voor stroomsequenties.
• Hogere vermogensdichtheid: Ze ondersteunen een hogere vermogensdichtheid binnen beperkte printplaatruimte, essentieel voor geavanceerde en compacte toepassingen.
• Efficiënte IO-verwerking: FPGA SoM's vereenvoudigen de afhandeling van verschillende IO-bankcomplexiteiten, waardoor het proces van omgaan met meerdere IO-standaarden wordt vereenvoudigd.
• DDR-geheugen en signaalverwerking op hoge snelheid: Met FPGA SoM's worden snelle DDR-geheugenontwerpen en signaalintegriteit nauwkeurig beheerd, waardoor de algehele gegevensdoorvoer en betrouwbaarheid verbeteren.
• Thermisch beheer en compact ontwerp: Door de warmteafvoer effectief te beheren, behouden FPGA SoM's optimale thermische niveaus met behoud van een compacte vormfactor.

Over het geheel genomen verbeteren FPGA SoM's ook de schaalbaarheid van ontwerpen en ondersteunen ze een breed scala aan toepassingen met verschillende vereisten voor logicadichtheid, IO's en transceiverlanes.

De behoefte aan een standaard: Het initiatief voor geharmoniseerde FPGA-modules™ (HFM)

In februari 2024 heeft de Standardization Group voor Embedded Technologieën e.V. (SGeT) een belangrijke mijlpaal bereikt door een werkgroep te vormen voor de ontwikkeling van de Harmonized FPGA Module™ (HFM) standaard. Deze inspanning, die van start ging tijdens een oprichtingsvergadering met 18 wereldwijde organisaties, heeft als doel een standaardraamwerk te creëren voor FPGA- en SoC-FPGA-modules. Tijdens de vergadering werd de heer Sheik Abdullah van iWave benoemd tot voorzitter van dit Standard Development Team (SDT), dat de inspanningen leidt om een wereldwijde standaard vast te stellen in het kader van het zesde grote project van SGeT.

Doelstellingen en toepassingsgebied van de geharmoniseerde FPGA-modulestandaard (HFM)

Het Harmonized FPGA Module™ (HFM) Standard Development Team heeft als hoofddoel een veelzijdige en uniforme standaard te ontwikkelen voor zowel soldeerbare als board-to-board FPGA-modules. Deze standaard komt tegemoet aan een breed spectrum van FPGA-configuraties, met de nadruk op opties voor low- tot mid-range FPGA's, met modulariteit om mid- tot high-end SoC FPGA's te ondersteunen. De missie beschrijft een tweeledige benadering van SoM-ontwerp om flexibiliteit en functionaliteit te verbeteren:

• Soldeerbare FPGA-modules: Deze optie is ideaal voor toepassingen waarbij compactheid, laag vermogen en duurzaamheid van het grootste belang zijn.
• Connector-gebaseerde modules: Deze modules zijn geschikt voor toepassingen met hogere prestaties en zorgen voor een grotere schaalbaarheid en toegankelijkheid van componenten.

Beide ontwerpen delen fundamentele technische uitdagingen, zoals energiebeheer, thermische controle en hogesnelheidsconnectiviteit, waardoor het zowel praktisch als voordelig is om een geharmoniseerde standaard te ontwikkelen. Deze standaard is bedoeld om deze gemeenschappelijke problemen aan te pakken door een kernkader op te stellen dat toepasbaar is op beide moduletypes.

Visie voor de HFM-standaard

Met het HFM-initiatief wil SGeT een ecosysteem bevorderen waarin innovatie gedijt en grenzen binnen embedded computing opnieuw worden gedefinieerd. Deze standaardisatie heeft als doel:

1. Kostenefficiëntie en een kortere time-to-market bevorderen: Door het ontwerp en de integratie te vereenvoudigen, kunnen bedrijven dankzij de HFM-standaard producten sneller en met minder middelen op de markt brengen.
2. Meer flexibiliteit en interoperabiliteit: De gestandaardiseerde aanpak biedt meer compatibiliteit tussen verschillende FPGA-oplossingen, wat een bredere toepassing van de technologie bevordert.
3. Stimuleren van technologische vooruitgang: Deze inspanning is erop gericht om de grenzen van ingebedde technologie te verleggen, waardoor steeds complexere en krachtigere toepassingen mogelijk worden in verschillende industrieën, van automatisering tot high-performance computing.

Doe mee aan de HFM-standaardisatie-inspanning

SGeT nodigt alle bedrijven in de embedded technologie sector uit om deel te nemen aan de ontwikkeling van de Harmonized FPGA Module standaard. Dit is een kans voor spelers uit de industrie om hun expertise bij te dragen, de toekomst van het ontwerp van FPGA-modules vorm te geven en deel uit te maken van een gemeenschap die zich richt op baanbrekende ontwikkelingen op het gebied van ingebedde computers.

Als je geïnteresseerd bent om deel te nemen aan dit initiatief, neem dan contact op met info@sget.org om deel uit te maken van dit transformatieve standaardisatieproject.

Bredere gevolgen van FPGA SoM-standaardisatie

1. Marktversnelling voor embedded computing: De HFM-standaard zal naar verwachting de toepassing van FPGA-gebaseerde oplossingen in nieuwe markten versnellen. Sectoren zoals industriële automatisering en AI-gedreven IoT-toepassingen, waar maatwerk en aanpassingsvermogen essentieel zijn, kunnen bijvoorbeeld profiteren van de gestroomlijnde integratie die gestandaardiseerde SoM's bieden. Door de ontwikkelingscomplexiteit te verminderen, kunnen meer bedrijven de FPGA-technologie verkennen en toepassen zonder dat ze diepgaande FPGA-ontwerpexpertise nodig hebben, wat nieuwe mogelijkheden biedt voor ingebedde computers.
2. Voordelen voor de toeleveringsketen: Met een gestandaardiseerde aanpak kunnen verkopers, leveranciers en fabrikanten hun inventaris stroomlijnen, variatie in onderdelen verminderen en de logistiek vereenvoudigen. Een gestandaardiseerde SoM-vormfactor stelt componentenleveranciers in staat om een consistente kwaliteit te handhaven en tegelijkertijd een reeks FPGA- en SoC-opties te bieden die interoperabel zijn op verschillende platformen, waardoor uiteindelijk de kosten dalen en de beschikbaarheid toeneemt.
3. Cross-compatibiliteit voor toekomstbestendige ontwerpen: Een geharmoniseerde standaard kan ook leiden tot toekomstbestendige ontwerpen. Door gemeenschappelijke interfaces, pinconfiguraties en praktijken voor thermisch beheer vast te leggen, kunnen technici FPGA SoM's in bestaande producten gemakkelijker upgraden of vervangen. Dankzij deze flexibiliteit kunnen bedrijven hun productlevenscycli verlengen en zich snel aanpassen aan nieuwe hardware-innovaties zonder dat ze grote redesigns hoeven uit te voeren.
4. Samenwerking tussen bedrijven en innovatie: De HFM-standaard heeft het potentieel om meer samenwerking tussen bedrijven te bevorderen door een gemeenschappelijke ontwerptaal in de FPGA-industrie te creëren. Via dit gedeelde raamwerk kunnen bedrijven samenwerken aan geavanceerde oplossingen, zoals gegevensverwerking met hoge snelheid, deep learning-versnellers en edge computing-modules. Deze coöperatieve omgeving kan leiden tot snellere innovatiecycli en verbeterde functionaliteit voor eindgebruikers.

Technische verbeteringen en innovaties in de HFM-standaard

1. Interoperabele pin-lay-outs en voedingsconfiguraties: Het standaardiseren van de pin-lay-outs en voedingsconfiguraties zal cruciaal zijn om modulariteit en flexibiliteit mogelijk te maken. Hierdoor kunnen ontwerpers het ontwerp van een enkele printplaat aanpassen aan verschillende FPGA's, wat de modulaire aanpasbaarheid verbetert en het gemakkelijker maakt om FPGA-modules te upgraden naarmate de technologie voortschrijdt.
2. Uniforme warmteafvoer en thermische richtlijnen: Verschillende FPGA SoM's hebben verschillende vermogens- en thermische eisen en de HFM-standaard streeft ernaar richtlijnen op te nemen voor geoptimaliseerde warmteafvoer. Deze richtlijnen zullen de praktijken voor het omgaan met thermische belastingen standaardiseren, wat ten goede komt aan toepassingen in industriële omgevingen, hogesnelheidscomputers en andere gebieden waar thermische betrouwbaarheid essentieel is.
3. Modulaire softwarecompatibiliteit: Met een gestandaardiseerde hardwarebenadering kan softwareondersteuning ook consistenter worden. Deze standaardisatie zal universele software- en firmwarecompatibiliteit mogelijk maken voor verschillende FPGA SoM's, waardoor er minder aangepaste stuurprogramma's en softwarepatches nodig zijn, wat op zijn beurt de ontwikkeling voor ingenieurs zal vereenvoudigen en een hogere betrouwbaarheid zal garanderen.
4. Verbeterde beveiligingsstandaarden: Beveiliging is een groeiende zorg in ingebedde systemen. De HFM-standaard kan minimale beveiligingsbenchmarks definiëren voor FPGA SoM's, zoals ondersteuning voor encryptie, veilig opstarten en sabotagedetectie. Deze extra beveiligingsfuncties zouden FPGA SoM's nog aantrekkelijker maken voor kritieke toepassingen waar gegevensbeveiliging een prioriteit is, zoals medische apparatuur en defensiesystemen.

De rol van HFM bij het mogelijk maken van toepassingen van de volgende generatie

1. Rand- en AI-toepassingen versterken: Met de opkomst van AI en edge computing zijn FPGA's belangrijk geworden vanwege hun vermogen om parallelle verwerking en real-time gegevensberekening aan te kunnen. De HFM-standaard ondersteunt schaalbare FPGA-oplossingen op maat voor AI-toepassingen, waardoor modellen voor machinaal leren en realtime gegevensverwerking aan de rand sneller kunnen worden ingezet.
2. Geavanceerde IoT- en connectiviteitsoplossingen: In het IoT, waar een laag energieverbruik en efficiënte gegevensverwerking van cruciaal belang zijn, kunnen gestandaardiseerde FPGA SoM's de integratie van sensorgegevensverwerking, machine-naar-machine communicatie en realtime monitoringsystemen aanzienlijk vereenvoudigen. Door de FPGA-ontwikkeling te stroomlijnen, zou HFM een centrale rol kunnen spelen in de uitbreiding van IoT-toepassingen in de landbouw, slimme steden en energiesectoren.
3. Industriële automatisering transformeren: Gestandaardiseerde FPGA SoM's kunnen een nieuw niveau van aanpasbaarheid bieden aan industriële automatiseringssystemen, waar flexibiliteit en robuustheid van cruciaal belang zijn. Dit omvat toepassingen in robotica, voorspellend onderhoud en precisieproductie, waar FPGA-oplossingen op maat de snelheid en efficiëntie bieden die nodig zijn om enorme hoeveelheden real-time gegevens te verwerken.

Toekomst van de HFM-standaard en volgende stappen

1. Wereldwijde adoptie- en certificeringsprogramma's: SGeT zal waarschijnlijk certificeringsprogramma's uitrollen om ervoor te zorgen dat FPGA SoM's voldoen aan de HFM-standaarden. Certificering kan de geloofwaardigheid van FPGA-leveranciers vergroten en eindgebruikers vertrouwen geven in productcompatibiliteit en -betrouwbaarheid, vergelijkbaar met de certificeringsprogramma's voor andere technologiestandaarden zoals PCIe en USB.
2. Ecosysteemontwikkeling en ondersteunende netwerken: Een belangrijke factor voor het succes van de HFM-standaard is de ontwikkeling van een robuust ecosysteem, inclusief trainingsmateriaal, ontwikkelaarsforums en softwarebibliotheken. Deze ondersteunende infrastructuur zal ingenieurs in staat stellen om efficiënt gebruik te maken van FPGA SoM's in hun projecten, waardoor de adoptie van de standaard verder wordt gestimuleerd.
3. Financiering van onderzoek en ontwikkeling: Naarmate het HFM-initiatief aan kracht wint, zullen overheden, onderzoeksinstellingen en particuliere investeerders mogelijk meer belangstelling krijgen voor het financieren van projecten die aansluiten bij de HFM-standaarden. Dergelijke financiering kan onderzoek en ontwikkeling (R&D) versnellen, waardoor innovatieve FPGA-toepassingen sneller op de markt komen, vooral in sectoren die afhankelijk zijn van krachtige, schaalbare en veilige computerverwerking.
4. Potentiële uitbreiding van het standaardbereik: Naarmate de technologie en de mogelijkheden van FPGA's zich verder ontwikkelen, is het mogelijk om de HFM-standaard uit te breiden voor opkomende technologieën, zoals kwantumcomputing en fotonische integratie. Door nu een flexibele standaard vast te stellen, legt SGeT de basis voor toekomstige verbeteringen die de volgende generatie hardwareontwikkelingen kunnen opnemen in het FPGA SoM-ecosysteem.

De Harmonized FPGA Module (HFM) standaard richt zich niet alleen op de huidige uitdagingen in de industrie, maar positioneert FPGA-technologie voor duurzame groei, aanpassingsvermogen en relevantie in het snel evoluerende landschap van embedded computing. Door middel van gestandaardiseerde ontwikkeling en samenwerking wil dit initiatief ontwerpers meer mogelijkheden geven, innovatie aanmoedigen en de time-to-market versnellen voor een breed spectrum aan toepassingen.

Waarom kiezen voor iWave

iWave's uitgebreide portfolio van FPGA- en SoC FPGA-platforms, gecombineerd met zijn diepgaande technische expertise, stelt klanten in staat om baanbrekende producten te ontwikkelen die gebruikmaken van de nieuwste ontwikkelingen op het gebied van kunstmatige intelligentie (AI), machine learning en edgecomputing. Door samen te werken met iWave kunnen bedrijven hun productontwikkeling versnellen, risico's beperken en de concurrentie voorblijven in een steeds complexer technologisch landschap.

Neem voor meer informatie of om aangepaste vereisten te bespreken contact met ons op via mktg@iwave-global.com