Zespół ds. rozwoju standardu Harmonized FPGA Module™ (HFM) pracuje nad przełomowym standardem dedykowanym modułom System-on-Module (SoM) dla FPGA i SoC-FPGA. Celem tego projektu jest rozwinięcie sukcesu standardu OSM, który został stworzony z myślą o lutowanych modułach w niskim i średnim segmencie FPGA i SoC-FPGA. HFM dąży do opracowania jednolitego podejścia do projektowania modułów FPGA, umożliwiając wybór między modułami lutowanymi, a modułami opartymi na złączach, przy czym moduły oparte na złączach są szczególnie przydatne w średnim i wyższym segmencie SoC-FPGA.
Łączenie dwóch koncepcji: Moduły lutowane i moduły oparte na złączach
Obydwa podejścia – moduły lutowane oraz moduły z połączeniami typu board-to-board – mają swoje unikalne zalety i są skierowane do różnych wymagań aplikacyjnych. Moduły lutowane zapewniają kompaktowość i uproszczony proces produkcji, natomiast moduły oparte na złączach oferują większe możliwości skalowania. Pomimo różnic, oba podejścia borykają się z podobnymi wyzwaniami projektowymi, co uzasadnia opracowanie wspólnego, „zharmonizowanego” standardu. Standard ten definiuje wspólne rdzenie projektowe dla obu typów fizycznych implementacji, zachowując jednocześnie specyficzne cechy każdej z nich.
Kluczowym elementem standardu HFM jest zgodność wspólnych interfejsów między obiema wersjami modułów. Moduły oparte na złączach mogą jednak oferować więcej zasobów, takich jak szybkie układy SERDES, dodatkowa pamięć czy zwiększona liczba wejść/wyjść. Wybór między modułem lutowanym, a modułem opartym na złączach zależy od gęstości logiki, szybkości interfejsów SERDES, liczby wejść/wyjść oraz wymagań energetycznych. Ważnym aspektem standardu, aby zapewnić równowagę między wydajnością, a opłacalnością jest minimalizowanie sytuacji, w których zastosowanie obu podejść pokrywa się.
Moduły lutowane Harmonized FPGA Module (s.HFM)
Standard s.HFM skupia się na niezawodności, efektywności i uproszczonej integracji. Kluczowe cechy to między innymi niezawodność i bezpieczeństwo, integralność sygnału, uproszczony proces produkcji czy też efektywność przestrzenna. Lutowanie modułów bezpośrednio do płytki drukowanej zapewnia trwałość połączeń, zwiększając bezpieczeństwo i ochronę przed nieautoryzowanym dostępem. Standard s.HFM minimalizuje straty sygnału i zakłócenia elektromagnetyczne, co jest kluczowe w przypadku szybkich interfejsów FPGA. Co więcej moduły lutowane, redukują czas montażu i koszty w porównaniu z bardziej złożonymi połączeniami opartymi na złączach. Dzięki kompaktowym rozmiarom i niskiemu profilowi modułów s.HFM są one idealne do zastosowań o ograniczonej przestrzeni.
Moduły oparte na złączach Harmonized FPGA Module (c.HFM)
Standard c.HFM jest dedykowany do obsługi średnich i większych FPGA oraz SoC-FPGA. Oferuje on łatwiejsze prototypowanie, wsparcie dla większych układów FPGA oraz optymalizację kosztów. Moduły oparte na złączach umożliwiają oddzielenie zapasów modułów i płyt ewaluacyjnych, co pozwala na ich swobodne łączenie na różnych etapach projektu. Co więcej moduły c.HFM pozwalają na korzystanie z obu stron płytki PCB, usprawniając zarządzanie termiczne i mechaniczne, a możliwość ponownego użycia modułu w systemie docelowym zmniejsza koszty projektowania płyt bazowych i NRE (non-recurring engineering).
Wspólne cele HFM
Inicjatywa Harmonized FPGA Module (HFM) ma na celu stworzenie ekosystemu, który sprzyja innowacyjności, redukuje koszty i przekracza granice technologiczne. Misją jest umożliwienie społeczności FPGA osiągania niespotykanej wcześniej wydajności, elastyczności i skalowalności, otwierając nowe możliwości w systemach wbudowanych i nie tylko.