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适用于多行业中国自己的高端万能芯片


京微雅格(北京)科技有限公司日前在北京发布国家科技重大专项核高基项目首颗高性能FPGA芯片暨京微雅格CME-C1(祥云)系列新品,这是其面向大容量FPGA市场的“云”系列首款FPGA芯片。这是历经10年艰苦努力,由中国开发出的适用于多种行业的自己的高端万能芯片。京微雅格的发展填补了我国可编程领域硬件设计和软件开发的空白,同时培养了我国在该领域的大批技术人才。

 

适用于多种行业的高端万能芯片


CME-C1可广泛应用于广播通信、国防军工、金融安全、电力传输、仪器仪表等传统领域,也可被广泛使用在机器人、无人机、大数据等新兴领域。

京微雅格董事长兼CEO刘明博士介绍说,经过数年的调研与开发验证,国家科技重大专项核高基项目首颗高性能FPGA芯片暨京微雅格CME-C1(祥云)终于与大家见面了。CME-C1是其“云”系列FPGA的第一颗芯片,也是纳入“十二五”核高基重大科技专项的国家级创新项目。从2011年起,京微雅格就启动针对千万门级中高端FPGA产品的技术储备和研发,包括面向较大容量的芯片架构与软件原型设计,经过多年的市场调研与技术积累,CME-C1终于成功研发并在2015年底顺利通过各项性能测试。
 
在接受记者采访时,刘明博士表示,京微雅格是世界上除美国硅谷以外唯一自主研发并成功量产现场可编程逻辑(FPGA)芯片的公司。历经10年的艰苦努力,京微雅格开发出了适用于多种行业的中国自己的高端万能芯片,目前拥有200多项专利和上百款产品,其中100多项已获授权。京微雅格的发展填补了我国可编程领域硬件设计和软件开发的空白,培养了我国在该领域的大批技术人才。

他信心满满地说,再用几年时间,京微雅格将进入全球FPGA排名前三。他预期,京微雅格的发展壮大及其产品系列的日臻完善将使多种行业各个领域的不同设备使用同一种国产芯片成为可能,从而能够有效地促进信息技术、设备制造、电信运营、国防工业等产业的快速发展。


据介绍,CME-C1采用了TSMC 40nm CMOS工艺,逻辑容量从30K—200K不等。该系列产品使用了全新的LUT 6架构和32路全时钟网络,运行速度可达到700MHz。此外,针对高速大容量市场的应用需求,CME-C1还整合了高速Serdes接口,最高可达6.5 G,1333Mbps 的硬核DDR2/3控制器和硬核PCIe接口以及36*18的DSP处理器。


CME-C1丰富的I/O接口支持保证了产品应用的高灵活性,256位AES加解密流、1024位Efuse保护功能保障了产品的高可靠性。这些功能使CME-C1在关键技术指标上达到了国内领先,可实现对同行竞争对手中端FPGA芯片的部分替代,有效填补国产FPGA的市场空白。


在接受记者采访时,刘明博士表示,京微雅格是世界上除美国硅谷以外唯一自主研发并成功量产现场可编程逻辑(FPGA)芯片的公司,目前拥有200多项专利和上百款产品,其中100多项已获授权。


值得一提的是,这种适用于多行业中国自己的高端万能芯片的应用前景非常广泛。在基于京微雅格CME-C1的典型应用中包括了无线通信、有线网、安防监控、工业控制、国防军工以及金融安全等领域。

 
典型应用令人眼前一亮


在无线通信领域,宏基站、微基站以及软件无线电等应用,都需要使用到FPGA实现频率合成、滤波、数字上下变频、编解码、以及通信协议等功能。CME-C1独有的DSP架构,每个单元支持36*18的乘法运算,带有预加法器与后加法器,能做56位的加法运算,十分适合滤波器以及FFT运算。此外,CME-C1还有硬核SERDES,能支持各种高速通信协议如CPRI,RapidI/O,PCIe,Gigabit Ethernet,OC48等。


在有线网中,企业级以及骨干级路由器、交换机,需要使用高性能FPGA对报文做处理,调度、切分、缓存等功能,这就需要能支持更多输入级的组合逻辑以及快速访问内部ram的FPGA。CME-C1支持高达600Mhz频率访问内部ram,先进的6输入查找表架构有效的减少了组合逻辑级数以达到更高速率的逻辑需求,同时内置的硬核PCIe支持×4的Gen2标准,可以方便的实现设备的互联。


在光传输领域,通常要对多路宽带信号进行实时采集、处理和传输。FPGA具有时钟频率高、速度快、采集实时性高、控制灵活等特点,与A/D转换器等外围电路结合,更适于高速数字信号处理。在发送端,先将外部输入的模拟信号进行预处理,再通过A/D转换器转化为数字信号送入FPGA进行处理。根据数据传输以及通信协议的要求,FPGA将预处理后的A/D数据进行编码、成帧。然后由FPGA内部的IP核进行并串转换,最后由光收发模块完成电光转换后,通过光纤发送出去。在接收端,光收发器模块将接收到的光信号转化为电信号,完成高速串行数据到并行数据的转换。然后,将转换后的并行数据送入FPGA中,FPGA完成信号的解帧、解码,并进行后处理,该过程是发送端的逆过程。最后,经DA转换器将接收到的数据恢复成模拟信号。


在安防监控(IP监控/智能视频)领域,智能视频分析技术是视频监控中非常重要的技术之一,它是在图像及图像描述之间建立关系,从而使计算机能够通过数字图像处理和分析来理解视频画面中的内容,达到自动分析和抽取视频源中关键信息的目的。特别来说,在国家安全、公安和交通领域,基于智能视频分析技术的系统IVS(Intelligent Video System)对视频中异常行为事件进行实时提取和筛选,并及时发出预警,改变了传统视频监控系统中只能“监”不能“控”的被动状态,解决了事后取证难的问题,让监控变得更加主动。相比于传统视频监控系统,它有更加快速的反应时间和更加强大的数据检索和分析功能,使得监控能力得到极大的改善。同样由于视频监控中协议和接口种类繁多,基于CME-C1的智能视频系统产品的开发是一种高性价比的实现方案。


在工业控制方面,无人机的飞控系统、数控领域都需要实现多轴电机控制。使用总线架构的主从电机控制方案适宜实现多轴的实时控制。主站快速查询从站,需要从站实时快速响应,从而获得高精度高稳定的控制。主站使用高性能CPU+C1架构,C1可以实现实时以太网功能以及连接各种外设接口;从站使用DSP/MCU+C1架构,C1对接主站的总线如实时以太网等,还可附加对接I/O卡等接收其它数据。


国防军工以及金融领域都需要自主可控的国产化芯片。这些领域不可避免的需要自主知识产权的产品,避免被国外产品把握住命门。CME-C1的容量达2000万门级别,已经可以覆盖大部分中低端的应用需求,已经流片的C6容量更是C1的3倍以上,足以满足绝大多数的高速高容量的需要。


在雷达、电台、导弹、卫星、航天、加固机、加密通信等军用领域,云系列都可以满足需求替代国外的产品。在金融安全领域,加密卡以及安全支付都可以使用国产化的产品来满足自主可控的需要。

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出处:功率系统设计




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