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FPGA/PCB 공동 설계 프로세스 구현

2023-04-14

DDR3과 같은 최첨단 시스템 인터페이스 요구 사항을 충족하기 위해 FPGA 장치를 사용할 때 FPGA 인터페이스의 지능형 설계는 필수적입니다. PCB 프로세스 통합 또는 PCB 라우팅 고려 사항이 없는 FPGA 인터페이스 설계는 PCB 비용 증가 및 설계 시간 연장으로 이어질 수 있습니다. 이 기사에서 보여주듯이 핵심은 다음을 고려하는 것입니다. 연결성 FPGA/PCB 공동 설계 프로세스의 기반이자 효과적인 구현에 필요한 핵심 요소입니다. 이 맥락에서 연결성은 FPGA의 양방향 이동입니다. 인터페이스 FPGA와 PCB 도메인 간의 정보.

효과적인 프로세스 연결 기반을 구현하면 FPGA를 PCB 설계에 신속하게 통합할 수 있습니다. 연결 솔루션의 중요한 파생물은 FPGA와 PCB 모두에 최적화된 FPGA 인터페이스 정의의 반복 가능한 생성입니다. 이 연결 기반의 결과는 개발 비용 절감과 PCB 품질 향상입니다.

FPGA 확산
FPGA 장치는 매년 약 100,000개의 설계가 시작되는 신제품 설계에서 어디에나 있습니다. 아무도 FPGA 기술이 제공하는 많은 이점이 있다고 주장하지 않습니다. 업계 리더 여러분, 자일링스 과 알테라 , 둘 다 2007년에 10억 달러 이상의 매출을 올렸고 Xilinx는 20억 달러에 육박했습니다.

Xilinx Virtex-5 FXT(고성능 가공 및 I/O) 및 Virtex-4QV(우주 애플리케이션), Altera의 Stratix IV(1,330만 게이트의 고밀도) 및 액텔스 이글루(저전력). 제품의 다양성은 시스템 설계자의 꿈이 되어야 합니다.

FPGA 설계 프로세스는 Xilinx의 ISE, Altera의 Quartus II 및 Actel의 Libero IDE를 포함하여 이를 지원하는 FPGA 벤더 제공 도구 모음으로 잘 정의되어 있습니다. 각각의 차세대 FPGA가 제공됨에 따라 지속적인 투자가 필요한 도구도 제공됩니다...

... 인생은 좋다!

그러나 이제 FPGA에서 훌륭하게 작동하는 이 새롭고 멋진 디자인은 회로 판자. 대부분의 회사는 공동 설계 PCB 프로세스에 최소한의 투자를 했으며 최종 결과는 생산성과 결과 품질에 대한 절충안입니다. 무화과 1 공동 설계 복잡성의 2차원 표현을 보여줍니다. FPGA 장치 복잡성은 세로축에 표시되고 PCB 프로세스 복잡성은 가로축에 표시됩니다. 점점 늘어나는 핀, I/O 표준, 프로세스 코어 및 핀 할당 규칙은 FPGA 복잡성을 가중시킵니다. 이러한 장치 기능은 핀 교환, 기호 생성, 라우팅, 신호 무결성 등의 측면에서 PCB 복잡성으로 해석됩니다. 구현된 공동 설계 프로세스는 사용 중인 장치와 프로세스 목표에 의해 결정되는 복잡성을 해결해야 합니다.

1. FPGA/PCB 공동 설계 복잡성.
(이 이미지를 클릭하면 더 크고 자세한 버전을 볼 수 있습니다)

단순한 공동 설계 솔루션은 FPGA 공급업체의 도구에서 시작하여 회로도, 마지막으로 PCB 레이아웃으로 이동하는 단방향 프로세스입니다. 일부 예비 I/O 계획이 있을 수 있지만 대부분의 경우 PCB 설계자는 앞으로 나올 일과 함께 생활합니다. 이 프로세스는 많은 요구 사항에 적합하지 않을 수 있으며 핀 교체 기능을 추가해야 할 수 있습니다. 궁극적으로 PCB의 품질과 이를 설계하는 데 필요한 시간이 문제가 됩니다. 잘못된 I/O 할당은 더 긴 라우팅 시간, 더 긴 트레이스, 추가 신호 레이어, 더 많은 비아 및 가능한 신호로 이어질 수 있습니다. 진실성 문제.

FPGA 사용은 간단한 글루 로직에서 시스템 온 프로그래밍 가능 장치 구현에 이르기까지 광범위한 스펙트럼에 걸쳐 있습니다. 이 거대한 구현 배열은 유연하고 확장 가능한 FPGA/PCB 공동 설계 프로세스를 요구합니다. 공동 설계 프로세스의 기반은 연결성입니다. – 도메인 간에 도메인별 정보를 이동하고 대상 도메인에서 유용하도록 데이터를 변환하는 기능입니다.

예를 들어, FPGA 스키매틱 기호를 구축하는 것은 FPGA 설계자에게 생소한 개념입니다. 그러나 FPGA 도메인에서 핀 할당은 .핀 또는 .인주 파일 배선 기호 또는 PCB 도메인에 설정된 기호로 표시됩니다. 이들은 동일한 정보에 대한 두 가지 매우 다른 표현입니다. 각 표현은 네이티브 도메인에 가치를 부여합니다. 정보의 영역 교차는 양방향이어야 하며 오류가 발생하기 쉬운 수동 작업이 없어야 합니다. 효과적인 구현 도메인 연결성은 프로세스가 구축되는 기반입니다.

루프 닫기
가장 효과적인 FPGA/PCB 공동 설계 프로세스는 PCB 레이아웃에서 나오는 결과 품질 피드백이 포함된 폐쇄 루프입니다. 그런 다음 FPGA 인터페이스는 이 피드백을 기반으로 조정되어 고품질 FPGA/PCB 통합을 생성합니다. 공동 설계 프로세스의 다양한 단계는 다음과 같습니다.: