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GW1NZ FPGAデバイスによるバッテリー駆動環境でのデータ・アグリゲーション通信の課題への取り組み

ホワイトペーパー

 

 

 

1  要約

 

バッテリー駆動でスペースが制約される環境におけるデータ・アグリゲーション通信は、特に複数のデバイスの同期が必要なシステムにおいて、特有の課題を引き起こします。GOWINのGW1NZ FPGAデバイスは、シームレスなデータ・アグリゲーションを実装するために、超低消費電力、コンパクトなフォーム・ファクタ、および多彩な機能を提供する革新的なソリューションを提供します。このホワイトペーパーでは、これらの課題に対処するためのGW1NZ FPGAデバイスの機能、アプリケーション、および利点について解説します。

 

2  はじめに

 

多くのアプリケーションでは、複数のサブシステムにまたがる複数のセンサーと同期する必要があります。通常、それぞれのサブシステムは独自のボードに搭載されています。これらのセンサーからのデータを収集し、それをベースシステムまたはメインSOCに統合する必要があります。同時に、ベースシステムまたはメインSOCは、これらのサブシステムに対してコマンドを送信したり、パラメータを設定したりする必要があります。これらの通信は通常、I2C、UART、SPIなどの低速プロトコルを使用し、システム内でサイドバンド通信チャネルとして機能します。従来の手法では、プロトコルに基づいているだけで、その結果、ベースシステムとサブシステム間で多くのワイヤが使用されてしまいます。

データ・アグリゲーションとは、異なるソースからの情報を統合するプロセスを指します。この手法により、通信システム間の多くの物理ネットワーク接続が最小限に抑えられます。アグリゲーション・データは、個々のデータを組み合わせて取得される上位レベルのデータです。低速なデータをまとめ、アグリゲーション・データを高速なチャネルを介して送信することで、ベースシステムとサブシステム間の配線の数を効果的に削減できます。これにより、冗長なデータが減り、システムの消費電力も削減されます。サーバーアプリケーション用のOCP DC-SCMプロジェクトは、その好例です。

限られたスペース内でバッテリー駆動でデータをアグリゲートする必要がある場合、従来のソリューションでは電力やスペースの制約により問題が生じることがよくあります。これらのアプリケーションには、AR/VRデバイスやスマートグラス、携帯電話など、様々なウェアラブルやポータブルデバイスが含まれます。GOWINのGW1NZ FPGAデバイスは、独自の機能と能力によってこれらの課題に立ち向かう先駆的なソリューションとして際立っています。.

 

3  GW1NZデバイスの特長

 

超低消費電力:GW1NZデバイスの優れた特長は、その極めて低い電力消費にあります。たったの28μWの待機電力と10mW未満の動作電力は、低消費電力が求められるバッテリー駆動のアプリケーションに最適です。

 

コスト効率性:大量購入の場合には1個あたり0.5ドルを下回る可能性があり、GW1NZデバイスは高い性能や機能を犠牲にすることなく、費用対効果の高いソリューションを提供します。

 

コンパクトなフォームファクタ:1.8mm x 1.8mmという極めて小型な寸法を誇るGW1NZデバイスは、優れた柔軟性と統合性を提供し、ハンドヘルド、ポータブル、ウェアラブルデバイスに最適です。

 

インスタントオン機能:LittleBeeファミリーのFlashベースのFPGAテクノロジーを備えたGW1NZは、シームレスなデータ同期とリアルタイム操作に不可欠なインスタント・アクティベーションを保証します。

 

柔軟なアップグレードオプション:GoConfig IPを活用することで、バックグラウンドプログラミングが可能となり、現地でのアップグレードが容易になり、適応性と将来性が保証されます。

 

製品情報一覧

 

リソース GW1NZ-1 GW1NZ-2

LUT4

1152

2304

フリップフロップ

864

2304

分散SRAM(SSRAM)の容量(ビット)

4K

18K

ブロックSRAM(BSRAM)の容量(ビット)

72K

72K

BSRAMの数

4

4

User Flash(ビット)

64K

96K

PLLs

1

1

最大GPIO数

48

125

コア電圧(ZVバージョン)

0.9V/1.0V

0.9V/1.0V

コア電圧(LVバージョン)

1.2V

1.2V


  

各パッケージの最大ユーザーI/O数、(True LVDSのペア数)

 

パッケージ

ピッチ (mm)

サイズ (mm) GW1NZ-1 GW1NZ-2 識別子

CG25

0.35

1.8 x 1.8

20

-

 

CS100H

0.4

4 x 4

-

88(27)

H

CS16

0.4

1.8 x 1.8

11

-

 

FN24

0.4

3 x 3

18

-

 

FN32

0.4

4 x 4

25

-

 

FN32F

0.4

4 x 4

25

-

F

QN48

0.4

6 x 6

41

41(12)

 

 

4  代表的な市場とアプリケーション

 

GW1NZデバイスはその多様な利用可能性により、様々な分野で活躍できます。

 

バッテリー駆動アプリケーション:GW1NZデバイスは超低消費電力であるため、バッテリー電源に頼るデバイスに最適です。これにより、性能を損なわずに長時間の動作が保証されます。

 

大量消費型家電製品:費用対効果が高いGW1NZデバイスは、大量消費型家電製品にとって機能性と手頃な価格のバランスが取れた魅力的な選択肢となります。

 

ンドヘルド、ポータブル、ウェアラブルデバイス:GW1NZデバイスは、フォームファクタが小さく、ハンドヘルド機器、ポータブル機器、ウェアラブル機器にシームレスに統合できるため、フットプリントが小さいデバイスにとって最適となります。

 

同期デバイスを必要とするシステム:複数のカメラやディスプレイ間の同期を必要とするアプリケーションは、GW1NZデバイスの機能を活用することで、システム全体のスムーズなデータ・アグリゲーションを実現できます。

 

 

5  実例

 

以下の図は、ポータブル機器システムを説明したものです。

 

 

このようなシステムの性能と消費電力を以下に示します。

デバイス

GW1NZ-LV2CS100HC6

Master FPGAのリソース使用率

78%

周波数: 32KHz

Slave FPGAのリソース使用率

56%

周波数: 32KHz

総消費電力

Master FPGAおよびSlave FPGA(VCCIO+VCCX+VCC): 3.261mW

 

デバイス

GW1NZ-LV2CS100HC6

Master FPGAのリソース使用率

78%

周波数: 19.2MHz

Slave FPGAのリソース使用率

55%

周波数: 19.2MHz

総消費電力

Master FPGAおよびSlave FPGA(VCCIO+VCCX+VCC): 7.9744mW

 

6  独自の利点と市場での位置付け

 

GOWINのGW1NZデバイスは、市場で強力な競争力を誇っています。

 

細い制御ワイヤ向けに最適化された設計:これらのFPGAは、特に分割画面にわたる細い制御ワイヤが必要なシナリオで、複雑な信号伝送を効率的に処理し、サイズを犠牲にすることなく信頼性のあるデータ・アグリゲーションを確実にします。

 

低消費電力と高性能で業界をリード:GW1NZデバイスは、携帯電話メーカーが効率的なデータ・アグリゲーションの解決策を模索する時代において、低コスト、コンパクトなサイズ、低消費電力、高性能により、競合他社をしのぎ、ASICや他のFPGA製品を凌駕する可能性さえあります。

 

複数のアプリケーションにおける多用途性:GW1NZデバイスの適応性は、携帯電話に限らず、他のマルチスクリーンデバイスでの潜在的な利用も考えられ、それが広範な市場適用性を示しています。

 

ゼロ電力デバイスと適応電力モード:特に、GOWINのゼロ電力デバイスと複数の電圧サポートにより、これらのFPGAはOpalデバイスのようなフルパワーの常時オン機能に優れつつ、休止モード動作にも適しています。

 

GOWINのGW1NZ FPGAは、バッテリー駆動でスペースが制約された環境におけるデータ・アグリゲーションの包括的な解決策を提供します。低消費電力、高いコスト効率性、コンパクトなフォームファクタ、高性能の卓越した組み合わせにより、シームレスなデータ同期とアグリゲーションを必要とするさまざまなアプリケーションにおいて主要な選択肢としての地位を確立しています。

 

7  結論

 

GW1NZ FPGAは、データ・アグリゲーションがバッテリー駆動のウェアラブルシステムやハンドヘルドシステムで不可欠な厳しい状況に最適な解決策となっています。さらに、これらのデバイスが低電力レベルで動作する適応性は、さまざまな用途に対する適性を一層高めています。

GW1NZシリーズFPGAは、55nmおよび同等のプロセス(40nm、45nm、65nm)で0.9V Vccをサポートする唯一のFPGAです。CS100HやCS42などのカスタマイズされたパッケージは、さまざまなシステムの複雑さに対応し、消費電力、コスト、サイズを削減した拡張可能なソリューションを提供しています。

 

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