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VIII
Power
POWER 13 -
APRILE 2017
Gli FPGA si stanno rapidamente affer-
mando come gli elementi chiave in un
gran numero di progetti embedded
grazie alla loro struttura che può esse-
re riconfigurata in modo dinamico e
alla capacità di eseguire elaborazioni in
parallelo. Tali caratteristiche rendono que-
sti dispositivi programmabili ideali per l’uso in sistemi
destinati ad applicazioni quali reti neurali convoluziona-
li (CNN) e apprendimento automatico (machine lear-
ning), apparecchiature di comunicazione broadcast e si-
stemi avanzati di assistenza alla guida (ADAS – Advanced
Driver Assistance System). Adatti per l’interfacciamento
con una pluralità di altri componenti e sotto-sistemi e
in grado di supportare dispositivi quali
transceiver, PLL e memorie, gli FPGA
richiedono parecchie tensioni di alimen-
tazione diverse, ciascuna delle quali dif-
ferisce in termini di valori di tensione,
corrente e risposta ai transitori. Il core
dell’FPGA, richiede correnti dell’ordine
delle decine di A. Alcuni progetti pre-
vedono correnti fino a 90A, a fronte di
tensioni di valore ridotto, pari a esempio
a 0,95 VDC, mentre memorie, interfac-
ce e component logici legacy operano
con tensioni i cui valori sono compresi
tra 1,5 e 3,3 VDC. Nella progettazione
dell’alimentatore è necessario tenere
presenti altri fattori come l’immunità al
rumore. Componenti come i transceiver,
e i PLL in particolare, richiedono power
rail (ovvero terminali che forniscono l’a-
limentazione) molto “puliti” al fine di
impedire l’ingresso del jitter nel sistema.
Nel momento in cui devono affrontare il problema dell’a-
limentazione di un nuovo progetto basato su FPGA o SoC,
i progettisti dovrebbero compilare un elenco che contie-
ne tutti i terminali (rail) di tensione richiesti, unitamente
ad altri parametri critici come ad esempio la corrente di
picco. Nel caso di progetti complessi, un altro aspetto da
tenere in considerazione è la necessità di raggruppare o
definire la sequenza con la quale avvengono le operazioni
di accensione (power up) e spegnimento (power down)
dei singoli terminali di alimentazione. Questo elenco “ad
albero”, riportato in figura 1, riporta tutti i requisiti in
termini di potenza. È necessario prestare attenzione non
solo alle varie tensioni di ingresso, ma anche all’alimenta-
zione in ingresso. Con tutti questi elementi a disposizione
John Dillon •
Intel
Un’utile guida alla progettazione
dell’alimentazione di sistemi basati
su FPGA o SoC
Gli FPGA e i SoC di ultima generazione possono richiedere una corrente fino a 90A
e la presenza di più terminali di alimentazione che necessitano di una particolare
attenzione nelle fasi di power up/power down
Fig. 1
– Esempio di un EPE (Early Power Estimator) per un progetto basato su FPGA
(Fonte: Enpirion)