FPGA 到底為什麼一直沒辦法成為主流?

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-- 新的ASIC芯片基于公司獲獎的Autofocus(TM)技朮，它具有的特點在使用傳統的FPGA時很難做到，如它具有高性能，但同時具有低功耗和低成本

芝加哥2011年11月27日電 /美通社亞洲/ -- 北美放射協會(RSNA( http://rsna2011.rsna.org/index.cfm )) – Samplify Systems公司，一家致力于在超聲工業提供創新半導體芯片，模塊和子系統方案的技朮型公司，今天發布了它第一款可商用的波束合成專用ASIC芯片，即SAM2032。跟現有的FPGA方案相比，高集成度的接收波束合成專用ASIC芯片SAM2032應用了Samplify公司獲獎的Autofocus( http://www.samplify.com/products ... rasound-beamforming )(TM)自動聚焦技朮，因此它具有業界在最低的功耗情況下最高的性能。SAM2032具有高度可配置性和靈活性，超聲廠家可以因此簡化軟件和系統設計，從而縮短產品開發時間，使產品快速上市。SAM2032適用于各類機型，包括超低功耗的手持式到中高端的推車式超聲機型。

接收波束合成芯片是任何超聲前端電子子系統的心臟。SAM2032正是克服了現有FPGA方案的不足。一般高端的FPGA可用來開發高性能的接收波束合成，但它們高昂的成本，較高的功耗和較大的尺寸限制了它們只能被用于非常高端的機型。相反地，低端的FPGA由于資源有限影響了整體性能，只適用于比較低端的機型。

6 t! U- K" d1 l. s. P“SAM2032的發布對超聲醫療工業來說是一大令人激動的發展，”Samplify公司超聲產品部總監孔德禮說道，“把復雜的接收波束合成放到一個ASIC里面，SAM2032是目前唯一可商用的可以同時提供高性能，低功耗和低成本的專用芯片。這個產品的發布對現有的和新進此領域的超聲廠家不啻是一個好消息，不管是傳統超聲應用和非傳統超聲應用，都可以大大加快產品開發速度”

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SAM2032的特點

8 k' l8 s) ^& c2 WSAM2032是一個可配置的32通道數字接收波束合成芯片。它輸入端是從12位ADC出來的串行LVDS信號，高性能的數據通道包含延時存儲器，立體插值，變跡權重和32通道累加。此芯片支持動態聚焦，動態變跡，每次采樣都對系數連續更新。為優化噪聲性能，射頻波束數據用真正的I/Q下變頻器轉換成基帶信號。可調的中心頻率和可編程的數字濾波帶寬使整個掃描深度能實現優化的跟蹤濾波。芯片支持的采樣速率達到50Mhz，并行波束處理采用Samplify公司的QuadBeam(TM)技朮，可以同時產生4個接收波束以實現彩色疊加下的高幀率。

Samplify公司片上AutoFocus引擎是一個專用的DSP，它實時計算波束合成數據通道的系數和權重，這樣就降低了系統的復雜度和成本，因為對后端處理CPU的連接沒有實時性要求，所以不需要外置的存儲器。
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SAM2032的封裝為：672腳，27x27mm　PBGA無鉛封裝。根據所使用的圖像模式不同，它的功耗為同樣模式下是FPGA的几分之一。

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開發平台
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為簡化系統設計和進一步縮短產品開發時間，Samplify公司為SAM2032提供完整的軟硬件開發平台。公司的SMK9130( http://www.samplify.com/products ... ing-development-kit )是一個完整的64通道超聲前端平台，它包括整個超聲前端的電子部件和高壓電源，它們被安裝在一個小盒子里，這樣一頭連接可多路切換探頭轉接板，另一頭通過USB2.0或者x4 PCIe1.1接口連接后端處理CPU。
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5 ?/ X" B4 @/ |% L* WSamplify公司為使用SAM2032波束合成芯片和它的開發平台的客戶提供高級的應用編程接口(API)。 Samplify公司的超聲API（SUAPI）是對系統基礎硬件的抽象，這使得超聲廠家可以加快軟件的開發，比如可以對掃描方式，幀，子幀等等進行高級定義而不需要去設置底層的各種寄存器。預設值和任意探頭定義也可以通過API傳遞給SAM2032。API以共享庫和頭文件形式提供，客戶則可以通過它完全掌握SAM2032丰富的可編程特色，比如超聲廠家可以定義如何進行波束合成從而設計出差異化產品。除此以外，API不會隨著硬件將來升級到下一代而改變，客戶的圖像處理軟件可以重復利用而不必進行二次開發。API支持Windows，Linux,和MacOS等各種操作系統。
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2 \* y) ~8 ^: f- W; ZSamplify公司即將在芝加哥RSNA2011上演示它最新版本的超聲前端開發平台SMK9130，該超聲開發平台已經使用最新的波束合成專用芯片SAM2032。 歡迎在2011年11月27日到12月2日，蒞臨B展廳9524號展台參觀交流

( M' w6 c( W; O, w2 r客戶現在已經可以向Samplify公司或者它的全球銷售合作伙伴購買SAM2032， 它的起訂報價為199美元。量產價格和其他Samplify公司產品價格根據系統配置的不同來確定報價。

關于Samplify Systems 公司

9 A0 b# V" y1 zSamplify公司是一家在超聲市場提供技朮，半導體產品和系統產品的方案提供商。公司總部在美國加州的聖克拉拉市，其技朮和半導體產品，包括它的自動聚焦AutoFocus(TM)波束合成技朮和SAM1600系列ADC( http://www.samplify.com/products ... ressing-adc-sam1600 )已多次獲得業界的創新獎項。更多詳情請訪問公司官方網址： www.samplify.com/ultrasound。

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賽靈思客戶喜獲全球首款可擴充處理平台Zynq-7000元件。賽靈思在ARM歐洲技術大會上展示首個Zynq矽元件應用，客戶可著手轉移使用先期試用工具與模擬平台開發的應用程式。

全球可編程平台領導廠商美商賽靈思（Xilinx, Inc.；NASDAQ：XLNX）宣布首款Zynq™-7000 可擴充處理平台 (EPP) 已開始向客戶出貨，此款平台不僅能提供研發業者媲美ASIC等級的效能與功耗，更可具備FPGA的彈性和微處理器的可編程性等特點，這對於打造完整嵌入式處理平台無疑是一項重大的里程碑。所有正使用Zynq-7000 EPP模擬平台進行系統研發、先期試用賽靈思硬體工具與ARM® Connected Community標準軟體工具的客戶，現在都可著手將其應用程式轉移到這首款平台新元件，並進行下一個階段的產品研發。

賽靈思於ARM歐洲技術大會中，首次公開展示如何透過Zynq-7000 EPP元件執行Linux應用程式。

賽靈思公司處理平台部門副總裁Lawrence Getman表示：「可擴充處理平台計畫自2010年4月發表以來，我們很高興看到參與先期試用的客戶能夠成功的採用這款方案進行各項開發計畫，並將自家的系統整合至這款首次發表的元件中。此款全新的系統單晶片將可讓客戶在其領域中大幅超越對手，率先開發與推出各種新產品，同時達到無與倫比的系統效能、靈活度與整合能力。」

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對於許多需要支援高效能和即時運算應用的系統而言，Zynq-7000 EPP的優異效能遠遠超越其他傳統處理器解決方案。包括模擬平台、硬體開發工具與開放原始碼Linux的支援，以及近期甫發表與Cadence Design Systems共同開發的可擴充虛擬平台，都能協助客戶開發與建置Zynq-7000 EPP系統。同時，隨著加入越來越多作業系統的支援，更有助於持續擴展嵌入式工具與軟體開發解決方案產業體系。
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美商國家儀器公司嵌入式系統產品行銷總監Jamie Smith表示：「參與先期試用計畫(Early Access Program)讓國家儀器能夠加快投入研發計畫，並且讓NI LabVIEW系統設計軟體能在單一的開發環境中，同時針對高效能處理器和Zynq-7000 EPP的可編程邏輯架構來編寫程式。取得這款矽元件後，我們將運用Zynq-7000元件帶來的擴增功能，持續為我們的客戶開發各種控制與監控系統。」

4 V' d8 _3 D  i  i* ?Zynq-7000系列結合了業界標準的ARM雙核心Cortex™-A9 MPCore™處理系統，和賽靈思的28奈米可編程邏輯架構。可同時支援雙核Cortex-A9處理器系統軟體，以及可編程邏輯的客製化加速器與週邊元件之開發作業。軟體開發人員可利用以Eclipse為開發環境的賽靈思Platform Studio 軟體開發套件 (SDK)、ARM Development Studio 5 (DS-5™)、ARM RealView 開發套件 (RVDS™)或ARM Connected Community和賽靈思聯盟計畫產業體系中各大廠商的編譯器、除錯器與應用程式等，包括Enea Services Linköping AB、Express Logic, Inc.、Lauterbach Datentechnik GmbH、The Math Works、PetaLogix、Mentor Graphics Corp.、Micrium和Wind River Systems等廠商的方案。
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Rohde & Schwarz公司CoC數位整合部門主管Bernd Liebetrau表示：「由於Zynq-7000可擴充處理平台結合了處理器與可編程邏輯，因此當評估是否能在不同系列產品上使用我們的處理器時，Zynq-7000成為我們旗下多款應用的首選。在Zynq-7000平台上，我們能針對每項元件依不同應用的需求進行客製化，同時也能為不同的產品進行軟體開發。Rohde & Schwarz一直是技術的領導者，能夠提早採用並取得Zynq-7000 EPP的樣品，對於我們而言意義十分重大。」

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開發人員可自行編修Zynq-7000系列的可編程邏輯，以達到最高的系統級效能，並有效率地滿足各種應用的特殊需求。賽靈思備受好評的ISE® Design Suite 設計套件提供一個全方位的硬體開發環境，內含各種開發工具、AMBA® 4 AXI匯流排協定相容的隨插即用智產(IP)核心，和匯流排功能性模組(BFM)，能加快設計與驗證的流程。

0 O9 B; @% s# f: F. AiVeia公司技術長Michael Fawcett表示：「過去幾個月來，我們一直專注於開發Zynq-7000 EPP產品和IP，因此我們取得首批Zynq-7020元件時，當然會非常振奮。iVeia的Atlas-I-Z7e將會是首款搭載Zynq元件的嵌入式電腦模組(computer-on-module)，並可在各種Android行動裝置、數位無線電和視訊處理等應用的既有插槽上使用。我們預計在數月內即可展示各項相關應用。這些成果都要歸功於賽靈思先期試用計畫提供的支援、工具和模擬平台。 」
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因應持續演變的市場需求
為因應客戶在有線、無線以及視訊廣播市場等高階應用的需求，賽靈思亦宣布推出全新的Zynq-7045元件，並取代之前的Zynq-7040元件，這也讓該系列採用12.5 Gbps技術的收發器數量增加至16款。新款元件的推出將促使業界開發出更多橋接應用，並以更寬的通道連結到高速DAC/ADC。新增的可編程邏輯功能（數位訊號處理器、區塊存取記憶體和邏輯）將為研發業者提供更優異的訊號處理效能，例如：濾波、數位轉換和其他更多的客製化功能。Zynq-7045元件是Zynq-7000系列的最新高階產品，其中3萬個邏輯單元適用於有低成本訴求的工業、汽車和消費性電子相關應用，而高達35萬個邏輯單元則能夠協助客戶在單一的可擴充平台上，實現需要最高容量與優異效能的多元應用。
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$ {' y# Q" X; `) k9 D: E瞭解詳情
, o  V( `8 p3 Q9 h  U+ T2 u; M現在即可報名參加即將於12月13日登場的TechOnline網路廣播，年初開始，多位賽靈思技術專家將陸續於網路廣播中分享更多的架構細節與更新訊息，其中包括開放原始碼Linux以及與Cadence合作開發的可擴充虛擬平台。所有的詳細文件和影片，請瀏覽網站：http://www.xilinx.com/zynq。

/ A# M" z  e% O: d4 F9 z$ _9 o供貨時程
: N$ O0 w/ f# \& B* s# e( R' ~- KZynq-7020 EPP的初期樣本已開始供貨給參與先期試用計畫的客戶。預計在2012下半年開始量產並全面供貨。

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Altera透過早期使用計畫, 讓用戶提前瞭解針對FPGA的OpenCL效能優勢
8 w8 S3 k, ?1 `; J) J用戶能夠提前瞭解OpenCL將如何簡化FPGA的開發


2012年8月29日，台灣——Altera公司（NASDAQ：ALTR）今天發佈其針對FPGA的OpenCL（開放運算語言）早期使用計畫（EAP），支援用戶提前瞭解Altera針對FPGA的OpenCL解決方案。採用這一個開放標準，設計團隊可以在高階C語言框架中針對FPGA設計他們自己的系統和演算法，大幅地簡化了FPGA的開發。做為EAP計畫的一部分，用戶能夠預先瞭解Altera的OpenCL解決方案，並可參加針對FPGA的OpenCL培訓課程，獲得相關資料，觀看其技術展示。
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( f1 P' {/ j. C/ `$ Y0 S! H7 pOpenCL是一種開放程式設計標準，能夠跨CPU、GPU和FPGA等異質平臺執行。OpenCL與需要使用者設計底層HDL（硬體描述語言）的傳統FPGA開發流程相比，它可為使用者提供了明顯的產品及時上市優勢。加入EAP計畫的客戶，將可看見OpenCL如何透過讓用戶可以在C語言環境中工作，並自動產生FPGA的實行過程，進而簡化許多大量耗時的硬體細節設計工作。

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除了可簡化FPGA的開發流程之外，EAP計畫的客戶也將可瞭解如何在FPGA的實行上使用OpenCL，以便可提供大幅的系統效能優勢。結合FPGA可提供的大量平行效能的固有平行語言功能，可提供與其他硬體架構相較之下更高的效能。
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: y( u! @  P6 e1 S% j2 s% i5 bAltera資深副總裁兼軍事、工業與運算部門總經理Jeff Waters表示：「對整合OpenCL開發流程和FPGA感興趣的設計人員將會非常興奮。最初用戶的回饋非常積極，我們很高興能夠讓更多的用戶能夠提前使用這一種解決方案。包括高性能運算、軍事、醫療和廣播在內的各類終端市場的很多設計人員都可以透過OpenCL，使用最新一代FPGA以及非常高效率的開發流程，大幅度提高其終端系統的性能。」

Altera目前與各類用戶合作，使用OpenCL流程在FPGA中實現設計。這些用戶能夠瞭解使用針對FPGA的OpenCL進行開發所具有的效能和性能優勢。
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4 Z% \2 t6 F+ m  p9 OFuji Xerox公司的控制器開發組控制器開發平臺V經理Koumei Tomida評論表示：「使用FPGA OpenCL流程非常有趣，我們能夠應用最新一代高性能FPGA，大幅縮短產品上市時間。由於我們最先使用Altera的OpenCL工具，因此，能夠針對Altera FPGA迅速方便的最佳化我們的OpenCL核心，進一步提高性能，把我們的設計無縫整合到高性能FPGA架構中。」

: \. X; y. z( k( V& M* E4 d1 D已開放Altera FPGA的OpenCL培訓課程
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Altera與OpenCL和平行程式設計培訓業界領導者Acceleware公司合作，推出名為「針對Altera FPGA的OpenCL」課程，在OpenCL語言以及如何與Altera FPGA一起使用這一種語言方面提供全面的培訓。這一個課程僅針對OpenCL EAP用戶，將在各地區舉辦。請聯繫您當地的Altera業務代表，安排一次培訓課程。

' H% e2 j1 [0 X5 e0 C3 X1 b# m加入針對FPGA的OpenCL早期使用計畫
加入OpenCL EAP計畫的用戶，將可從Altera代表那裡獲得OpenCL工具以及該方案如何運作的最新資訊。用戶還可以從Altera那裡儘早得到OpenCL計畫的產品文件檔案和不斷更新的資訊。