Achronix eFPGA Custom Blocks: Antrieb für ultraschnelle Datensysteme

Seit mehr als einem Jahrzehnt verfolge ich Achronix' Entwicklung – von bahnbrechenden asynchronen FPGA-Fabrics bis zu heutigen hochmodernen Embedded-Lösungen, die Performance liefern, die einem 2-GHz-synchronen Gerät rivalisiert, jedoch mit weit breiterem Anwendungsspektrum.

2013 brachte Achronix die Speedster-Familie hochperformanter, hochdichter Standalone-FPGAs für spezialisierte Workloads auf den Markt. Drei Jahre später erweiterte das Speedcore-Portfolio um Speedcore, ein hochperformantes Embedded FPGA (eFPGA), das direkt in ein System-on-Chip (SoC) integriert werden kann. Diese Integration liefert überlegene Performance bei drastisch reduziertem Stromverbrauch im Vergleich zu einem Standalone-FPGA, der mit einem Prozessor gekoppelt ist.

(Quelle: Achronix)

Speedcore bietet eine Bibliothek vordefinierter Blöcke – Logic, DSP, BRAM und LRAM – organisiert in Spalten. Entwickler können die Fabric-Höhe (Blöcke pro Spalte), Breite (Anzahl Spalten) und Mischung (Verteilung der Blocktypen) anpassen. Diese Flexibilität lässt Designer das Silicium exakt auf den benötigten Mix aus Logik, DSP und Memory für einen gegebenen Workload zuschneiden.

Speedcore-Blöcke (Quelle: Achronix)

Genau wie Software-Entwickler Code profilieren, um Flaschenhälse zu identifizieren, bietet Achronix Hardware-Designern einen Mechanismus, um wiederkehrende Performance- oder Area-Constraints zu identifizieren und zu härten. Das Ergebnis ist ein Custom Block, der in die Speedcore-Fabric integriert werden kann, als wäre es ein nativer Block.

Entwickler können den „Mix“ der Speedcore-Fabric festlegen (Quelle: Achronix)

Ein Paradebeispiel ist der YOLO-Objekterkennungs-Kernel (You Only Look Once), der in Echtzeit-Detektionssystemen eingesetzt wird. Durch Härtung der Matrixmultiplikations-Routine in einen Speedcore Custom Block erreichte Achronix eine signifikante Die-Size-Reduktion bei Erhalt der Peak-Performance.

Die-Size-Reduktion eines KI-Convolutional-Networks (Quelle: Achronix)

Die Achronix ACE Design Suite unterstützt den gesamten Custom-Block-Workflow – von Design-Capture über Bitstream-Generierung bis System-Debugging. ACEs GUI für jeden Custom Block erzwingt Konfigurationsregeln, während die Timing-Engine garantiert, dass jede Konfiguration strenge Performance-Ziele erfüllt. Der SnapShot Embedded Logic Analyzer befähigt Designer zudem, komplexe Trigger zu setzen und Runtime-Signale in Speedcore-Geräten zu beobachten.

Um mehr über Speedster, Speedcore und Speedcore Custom Blocks zu erfahren, besuchen Sie die Achronix-Website.