フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)は長らくデジタル設計技術者の秘密兵器であり、比類なき柔軟性とカスタムロジックを高速で実装することができます。しかし、複雑な設計ソフトウェア、言語知識の習得、そして大量生産には適さないコストなど、参入障壁が高いことが多いです。
GreenPAK™のビジネスモデルの成功を踏まえ、Renesasは ForgeFPGA™ ファミリーを導入し、低密度FPGAにまったく新しいアプローチを導入しました。 ForgeFPGAは、FPGAを電子設計に統合する方法において根本的な変革をもたらします。 この新しい製品ラインアップは、FPGAの開発を遅らせ、普及を制限してきた従来の課題に直接対処します。
ForgeFPGAがどのように市場を変え、FPGA開発をこれまで以上に高速で、簡単で、より身近なものにしているのかを探ってみましょう。 FPGA採用における大きな課題は、従来の開発ツールの複雑さであり、しばしばエンジニアがVerilogやVHDLのようなハードウェア記述言語(HDL)を習得する必要があることです。 このような言語知識の習得は、FPGAの柔軟性の恩恵を受けられるはずのアナログおよびファームウェアエンジニアを躊躇させる可能性があります。 ForgeFPGAは、無料のGo Configure™ Software HubとForgeFPGA Workshopを通じてこの障壁を克服しています。 その際立った特徴は二つの開発モードであり、エンジニアはHDLコードを記述、もしくは直感的な回路図キャプチャインターフェースを使ってロジックを視覚的に設計する方法を選択できます。 この手法は無料かつユーザーフレンドリーであるだけでなく、低コスト・低消費電力のFPGA向けに特に最適化されています。 その結果、ForgeFPGAはFPGA設計を幅広いユーザー層にお使いいただくことができ、コスト重視のプロジェクトにおける迅速なプロトタイピングの実現をサポートします。 我々のソフトウェアは従来のHDLのみを対象とした高価なツールチェーンよりも多くの機能を提供します。
開発プロセスが簡単になりました
ForgeFPGA Workshopは、ForgeFPGA設計の作成、シミュレーション、プログラミングのために設計された統合開発環境(IDE)です。 FPGA開発プロセスの全段階——Verilogコードの記述からハードウェアプラットフォーム上でのデバッグまで——に対応する包括的なツールを提供します。
ForgeFPGA Workshopは、ユーザーがVerilogで新規プロジェクトを開始し、設計ファイルをインポートまたはエクスポートし、構造化されたディレクトリ内ですべてを整理できるようにすることで、FPGA開発を効率化します。 そのエディタはコードとビジュアル回路図の両方の設計をサポートしており、プロトタイピングと反復作業を容易にします。 内蔵の合成ツールは設計を素早くビットストリームに変換し、シミュレーションと検証機能によりハードウェア展開前にすべてが正常に動作することを保証します。 IO計画、タイミング解析、デバッグ用のツール(ロジックアナライザーやプロトコルアナライザーを含む)は、ハードウェア統合やトラブルシューティングを簡素化します。
ForgeFPGA Workshopはユーザー体験を重視して設計されており、メインメニュー、ツールバー、コントロールパネルから必要なツールやレポートに素早くアクセスできる直感的なインターフェースを備えています。 このソフトウェアは、論理合成、ビットストリーム、シミュレーションログを専用のメッセージパネルに表示し、クリック可能なエラーメッセージを搭載して迅速なデバッグを行うことでエラー処理を効率化しています。 ユーザーはツールパス、エディターの設定、シミュレーションフォーマットなど、カスタマイズ可能なプロジェクトやユーザー設定を通じてワークフローをカスタマイズできます。 さらに、ソフトウェアからプラットフォーム内からデータシート、アプリケーションノート、ユーザーガイドなどのドキュメントやサポートリソースへ直接アクセスすることが可能です。
ForgeFPGAの開発プロセスは、製品ラインアップのすべての製品と互換性のあるハードウェアプラットフォームによってサポートされています。 ForgeFPGA Go Configure Development Boardは、包括的な開発、エミュレーション、テストのために設計されたフル機能プラットフォームであり、高度なプロトタイピングやデバッグに最適です。 各型番には互換性のあるソケットカードがあり、ユーザーは初期試作のためにチップを即座にプログラミングできます。
開発ボードと該当するソケットカードをサンプルとともに注文してください
パワーとコスト:新たな用途への扉を開く
過去には、FPGAのコストと消費電力のため、しばしばアプリケーションがニッチなハイエンド用途に限定されていました。 業界がより小型でバッテリー駆動のIoTデバイスへとシフトし、シリコンへの新たなアプローチを求めています。 ForgeFPGAはこの重要な差別化要因で優れています:
超低消費電力
スタンバイ電流が約20μAのこのFPGAは、ウェアラブルやスマートセンサー、その他のバッテリー駆動デバイスなど、低消費が重要視されるアプリケーションに最適です。 これは、デバイスがスリープモード時のリーク電流を大幅に削減する独自のパワーゲーティング構造によって実現されています。 この低消費電力はバッテリー寿命を延ばし、消費者満足度や製品の実用性にとって重要な指標です。
アグレッシブ・コスト・ポイント
ルネサスは、大量生産時における1K LUT製品の目標価格を約0.50ドルに設定しています。 これにより経済的な条件が完全に変化し、FPGAは従来は高価すぎると考えられていた幅広い民生用および産業用アプリケーションにおいて、実現可能な費用対効果の高い選択肢となります。 これにより、設計チームは膨れ上がるコストを恐れることなく、Bill of Materials(BoM)に敏感な設計にプログラム可能な論理を組み込むことができます。
エコシステムの優位性
異なるベンダーの互換性のないコンポーネントを用いた設計は、統合上の問題、互換性の課題、開発サイクルの長期化を招くことが多いです。 ForgeFPGAは、ルネサスの広範なポートフォリオの一部として、同社のマイクロコントローラ、アナログ部品、電源管理IC、タイミングデバイスと調和して動作するよう設計されています。
次のプロジェクトのための実践的なアドバイス
もしあなたが設計上の課題に直面しているエンジニアなら、低密度FPGAが答えになるかもしれません。
- IOやプロトコルブリッジがもっと必要ですか? ForgeFPGAは、SPI、UART、I2C、PWMなどのインターフェース間の変換やマイクロコントローラのピンを柔軟に拡張でき、基板の再設計は不要です。
- ハードウェアの不一致に直面していますか? FPGAにカスタムグルーロジックやバスアビトレーションを実装し、信号をバッファリングし、互換性のないコンポーネント間の論理レベルを適応させることができます。
- よりスマートなLED制御が欲しいですか? LEDマトリックス管理やライトアニメーションをFPGAに任せ、MCUの負荷を低減させることができます。
- リアルタイムのセンサー処理が必要ですか? フィルタリング、しきい値設定、信号コンディショニングをFPGA上で直接処理すれば、高速で信頼性の高いセンサーデータが得られます。
- セキュリティを強化したいですか? IoTや消費者向けデバイスで低消費電力のセキュリティ層として、ハードウェアベースの認証や難読化を追加しましょう。
- ユニークなシリアルプロトコルをサポートしていますか? ForgeFPGAはカスタムまたはレガシー通信を実装でき、改造や独自システムに最適です。
- エッジAIを探求していますか? エッジデバイスで基本的な低消費電力AIを実現するため、MCUと並行して超軽量推論を実行します。
扱いやすいソフトウェアと市場をリードするパワーおよびコスト効率を組み合わせることで、ForgeFPGA™はFPGA設計の難解さを解消し、エンジニアへ実用的で使いやすいツールを提供します。
ForgeFPGAが次の設計をどのように改善できるか、ぜひご検討ください。 Go Configure Software Hubや関連リソースを renesas.com でご覧いただき、今日からプロジェクトを始めましょう。
