使用平台實現物聯網ASIC設計

2021-08-19 12:12:43 字數 2113 閱讀 1959

物聯網(iot)現在的炒作正在逐步成為現實,這反過來給從現成的晶元設計轉移到定製晶元創造了機會。為物聯網製造高價效比可定製晶元的關鍵是使用平台的做法。

客觀地說,物聯網現在的炒作越來越火。物聯網生態系統活動在過去幾年有明顯的增加,包括終端客戶,硬體和軟體**商,系統整合商和初創社群。是的,毫無疑問,物聯網正在一步步地實現。雖然沒有達到原先預期的速度期,到2023年也肯定無法達到500億裝置或1萬億感測器。然而,對於asic設計公司來說,這是乙個令人鼓舞的跡象,因為他們變成物聯網**鏈中乙個重要的、差異化的一環。

多年以來,業界一直為物聯網的雲端大量生產定製晶元,特別是在網路、通訊、儲存和計算等方面。然而,到目前為止,在物聯網網路邊緣的裝置,一直是用庫存原件(stock components )而不是定製晶元設計的。使用平台方法來設計定製晶元能夠顯著地增強功能,並提供更大的設計靈活性。

乙個物聯網邊緣裝置通常具有以下三種功能:感測/驅動、處理和通訊。根據各種不同的因素,如成本、進度和應用,在這些物聯網邊緣裝置中的定製晶元實現可以是乙個低端/低價位,中度或高度整合的解決方案。下圖是不同型別的典型asic配置。在所有這些情況下,超低功率是預設的需求。

asic配置案例

在物聯網時代的初期,大多數設計師對使用標準的ics/assps來製作產品感到滿意。為這些裝置定製晶元也沒有對這種情況造成影響,asic專案會因為nre成本(儘管單位**更便宜)或者產品計畫的原因而中止。

然而,最近設計師們遇到像醫療保健、工業和智慧型公用事業這樣的垂直市場,需要盡可能多地在定製晶元上形成差異化和實現面向未來的產品。在許多情況下,設計師都專注於他們的第二或第三代產品線,他們有充足的理由證明nre的投資需要asics。在其他情況下,客戶會覺得assps沒有提供他們想要的差異化,他們的ip、秘方(secret sauce),都需要通過硬體的形式來實現。

儘管如此,時間安排的問題仍然存在。這就是物聯網asic平台變得非常重要的地方。做得好的平台可以加速定製設計,同時保持差異化的能力。乙個基於asic平台的物聯網的邊緣裝置,應滿足以下目標:

提供乙個允許電源基準測試和不同的電源管理方案評價的asic環境。

建立物聯網asic平台需要把它想像成乙個自成一體的公司,或者更像乙個初創公司,它需要考慮最終用例中的各種物聯網垂直市場。這需要用邊緣裝置建立乙個端到端的系統,在某些情況下,包括乙個閘道器和乙個雲後端。可以利用物聯網邊緣裝置asic平台的一些方案包括:

用例:在工業物聯網設定中的周邊環境感測&通訊

例如,建立用於工業用例的物聯網asic平台,這需要兩個階段的方案。第乙個階段是用閘道器和雲後端建立乙個端到端的物聯網設定,使用標準的ics/assps來設計邊緣硬體裝置。這種方法可以快速建立演示方案,在邊緣裝置,閘道器和雲端中把硬體和軟體裝置整合在一起,如下圖所示。

第一階段物聯網系統的演示設定

第二階段需要用基於fpga的平台替換基於assp的邊緣硬體裝置,然後建立soc參考設計,以及完整的軟體堆疊和外圍裝置,以適應不同的用例場景。下圖展示了乙個用於開發參考設計的fpga平台。

為物聯網邊緣asic設計的fpga平台

在fpga平台上實現的參考設計需要乙個圍繞硬體ip**商的生態系統,包括合作夥伴關係,如下圖所示。軟體方面則包括開源社群的利用。

物聯網邊緣裝置asic生態系統

這樣的平台將有助於物聯網邊緣裝置設計團隊能夠快速建立針對半導體原件實現的差異化設計,同時也可以促進在日後的設計中對技術進行重用。對於asic設計公司,如open silicon,乙個平台會帶來額外的好處。它可以用於會議和商業展覽中的演示,也可以使銷售和技術解決方案團隊與潛在客戶進行的會談更有意義。該平台也可作為工程師團隊的學習工具來快速掌握安全和通訊協議方面的新技術。

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