大咖說丨可編程混合信號技術(shù)彌補(bǔ)邏輯IC的成本與密度空白

Jason Kim

VP and GM Configurable Mixed-Signal Division

電子設(shè)計(jì)工程師們始終追求一種全面的解決方案：他們期望獲得可編程、低功耗、低成本、小尺寸，并能快速上市的產(chǎn)品，同時希望這些產(chǎn)品的配置流程既迅速又便捷——而且無需學(xué)習(xí)新的軟件。在瑞薩，我們通過GreenPAK?系列可配置IC和ForgeFPGA?家族中的低密度可編程邏輯產(chǎn)品，完美地滿足了這一需求。

被稱為“硅樂高”的GreenPAK由Silego公司打造，是一款融合模擬和數(shù)字構(gòu)建模塊以及一次性可編程和非易失性存儲器的混合信號產(chǎn)品。瑞薩通過戰(zhàn)略收購Dialog Semiconductor將其納入旗下。對于那些通常需要花費(fèi)數(shù)周甚至數(shù)月時間，經(jīng)歷昂貴且繁瑣設(shè)計(jì)過程的客戶而言，GreenPAK提供的即建即用模式的可配置硅基解決方案，使他們能夠在短短幾小時便可在桌面上創(chuàng)建出定制化ASIC。

瑞薩簡便易用的軟件工具環(huán)境——Go Configure? Software Hub，全面支持GreenPAK可配置混合信號產(chǎn)品組合以及ForgeFPGA?ForgeFPGA低功耗產(chǎn)品系列。這兩個產(chǎn)品家族均采用圖形用戶界面（GUI），使用戶無需掌握特定的編程語言即可輕松操作。

GreenPAK：可編程性與易用性的交匯點(diǎn)

GreenPAK系列可編程混合信號產(chǎn)品組合增長增長，涵蓋數(shù)千款定制產(chǎn)品。這些產(chǎn)品均源自約50種不同的基本裸片。每個裸片都集成了多種宏單元、查找表、計(jì)數(shù)器、延時單元、觸發(fā)器與鎖存器、運(yùn)算放大器，以及用于信號和電壓基準(zhǔn)監(jiān)測的內(nèi)置模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器。瑞薩還提供異步狀態(tài)機(jī)（ASM）宏單元，允許用戶快速開發(fā)自己的定制狀態(tài)機(jī)。

GreenPAK將10到30個組件集成到單個定制IC中，不僅減少零件數(shù)量和電路板空間需求，還降低了功耗，使物料清單成本縮減三倍。除了縮短產(chǎn)品上市時間外，GreenPAK產(chǎn)品還省去了定制ASIC所需一次性的高昂工程（NRE）費(fèi)用。

為提升易用性，GreenPAK設(shè)計(jì)軟件允許客戶完全自主地工作，保護(hù)其設(shè)計(jì)的專有部分。又或者客戶可以提供一份粗略的原理圖，由我們的全球應(yīng)用工程團(tuán)隊(duì)據(jù)此進(jìn)行設(shè)計(jì)?？蛻艨梢?strong>下載《瑞薩GreenPAK?應(yīng)用示例手冊》來進(jìn)一步掌握GreenPAK的應(yīng)用。該手冊是一份針對GreenPAK IC的可配置混合信號設(shè)計(jì)技術(shù)及應(yīng)用指南，為系統(tǒng)級電路設(shè)計(jì)師提供經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、個性化的解決方案。

在設(shè)計(jì)完成后，GreenPAK GUI輸出唯一的安全配置文件并燒錄至非易失性存儲器。若設(shè)計(jì)發(fā)生變動，工程師可在幾分鐘內(nèi)重新生成新器件。

客戶反響如何？迄今為止，我們已在消費(fèi)、工業(yè)、通信以及符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)的車載應(yīng)用領(lǐng)域交付超過50億個GreenPAK產(chǎn)品，這些產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于從監(jiān)控電路、系統(tǒng)復(fù)位和電源序列，到電機(jī)與溫度控制等領(lǐng)域。

在一個案例中，一位客戶在真無線立體聲（TWS）耳機(jī)和充電盒之間創(chuàng)建了一個簡單的電源線通信協(xié)議。在另一個案例中，我們最新的一款GreenPAK產(chǎn)品取代了一個高度集成的傳統(tǒng)升壓轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器原本用于驅(qū)動蜂鳴器電機(jī)。借助這款GreenPAK產(chǎn)品，客戶將電路板尺寸和功耗均減少了50%，滿足了將設(shè)計(jì)縮小至少30%的目標(biāo)，成功達(dá)成了產(chǎn)品小型化的愿景?？蛻羰褂肎reenPAK的方式屢屢超出了我們的想象，給我們帶來了許多驚喜。

利用ForgeFPGA產(chǎn)品家族，增強(qiáng)GreenPAK功能

作為GreenPAK套件的補(bǔ)充，瑞薩還在不斷擴(kuò)展其ForgeFPGA產(chǎn)品家族，以滿足市場上一個被長期忽視的領(lǐng)域——低成本現(xiàn)場可編程邏輯。許多其它FPGA器件供應(yīng)商深陷追求高密度邏輯門的競賽，導(dǎo)致每個器件的邏輯門數(shù)高達(dá)數(shù)千萬個。而現(xiàn)實(shí)中，許多受成本和功耗預(yù)算限制的設(shè)計(jì)人員可能僅需要一千多個查找表。兩者之間的差異顯而易見。高密度FPGA的成本動輒超過1,000美元，而ForgeFPGA處理器的批量采購價(jià)格卻不到50美分。

瑞薩的低密度ForgeFPGA處理器專為那些以往會使用高成本FPGA或需要MCU與外部電路組合的低成本應(yīng)用而設(shè)計(jì)。相關(guān)用例包括大批量消費(fèi)類應(yīng)用和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，如數(shù)據(jù)流水線、協(xié)議轉(zhuǎn)換和傳感器接口。

ForgeFPGA軟件提供兩種開發(fā)模式：一種是宏單元模式，其使用基于原理圖捕獲的開發(fā)流程；另一種是HDL模式，為經(jīng)驗(yàn)豐富的FPGA開發(fā)人員提供熟悉的Verilog環(huán)境。用戶可以在使用過程中隨時在這兩種模式間自由切換。

無論是使用GreenPAK IC還是ForgeFPGA處理器，那些面臨功耗、空間和成本限制的客戶現(xiàn)在都可以獲得兩種互補(bǔ)的可編程器件模型。它們都具備易于使用的軟件、免費(fèi)許可證以及全球應(yīng)用支持，幫助客戶提高成本敏感型設(shè)計(jì)的速度和效率。

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GreenPAK?

https://www.renesas.cn/zh/products/programmable-mixed-signal-asic-ip-products/greenpak-programmable-mixed-signal-products

ForgeFPGA?

https://www.renesas.cn/zh/products/programmable-mixed-signal-asic-ip-products/forgefpga-low-density-fpgas

Go Configure? Software Hub

https://www.renesas.cn/zh/software-tool/go-configure-software-hub

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