FPGAs haben sich weit über ihre ursprüngliche Logik- und Flip-Flop-Struktur mit universeller I/O-Funktionalität hinaus entwickelt. Moderne FPGAs integrieren eingebetteten Speicher, DSP-Blöcke, künstliche Intelligenz Prozessoren und ein Network-on-Chip für Hochgeschwindigkeitsverbindungen. Viele verfügen zudem über Mehrkernprozessoren, die oft für künstliche Intelligenz/ML-Workloads optimiert sind.
Auch der I/O-Ring wurde weiterentwickelt und umfasst nun Hard-IP-Blöcke und High-Speed-SerDes zur Unterstützung von Schnittstellen wie Gigabit-Ethernet, PCIe und DDR-Speicher. Diese Erweiterungen ermöglichen zunehmend komplexere Taktanforderungen in modernen FPGAs.
FPGAs stellen eine komplexe Taktumgebung dar
Die erweiterte FPGA-Funktionalität hat komplexere Taktanforderungen mit sich gebracht. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, integrieren FPGA-Anbieter mehrere PLLs und Taktgeber . Dies führt zu einer steigenden Nachfrage nach unterschiedlichen Taktgeber , darunter:
- Taktgeber für SerDes-Transceiver mit strengen Anforderungen an das Phasenrauschen
- Zeitmessung und Zeitstempelung für RTCs, IEEE 1588 und GNSS-basierte Anwendungen
- Mehrere Taktgeber für eingebettete PLLs
- Taktgeber pro E/A-Bank
- Taktgeber für die Benutzerlogik
- Unterstützung von Taktgeber für Konfigurationscontroller, Low-Speed-Schnittstellen und andere Systemfunktionen
SRAM-basierte FPGAs erfordern häufig eine externe Logik zur Konfiguration, die typischerweise eine kleine CPU und einen Flash-Speicher verwendet, jeweils mit einer eigenen Taktgeber .
FPGAs und ihre Konfigurationslogik arbeiten neben Hochleistungs-CPUs, FPGA-basierten Beschleunigern, Transceivern, DRAM und anderen ASSPs – alle mit unterschiedlichen Taktanforderungen. Dies schafft eine komplexe Timing-Umgebung, die einen Anbieter erfordert, der eine umfassende Palette an Taktlösungen anbietet, von Oszillatoren bis hin zu fortschrittlichen Taktgeber - Bausteine.
FPGAs sind allgegenwärtig
FPGAs kommen in vielfältigen Anwendungen zum Einsatz, von Set-Top-Boxen und GPS-gesteuerter Munition bis hin zum Meeresboden und Weltraum. Sie bieten anpassbare Lösungen, wenn die Integration eines kundenspezifischen ASIC aufgrund hoher NRE-Kosten oder knapper Markteinführungszeiten nicht praktikabel ist. Um einen sicheren und zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten, verlassen sich FPGA-Entwickler auf Lieferanten mit Produktlinien, die ein breites Spektrum an Umgebungsbedingungen abdecken – von stabilen Unternehmensbedingungen bis hin zu Einsätzen mit großen Temperaturschwankungen, starken Vibrationen und hohem Druck.
