Inicio del grupo de trabajo HFM para sistemas FPGA en módulos

La creciente adopción de sistemas en módulo FPGA (SoM) está transformando el diseño de productos modernos en todos los sectores. Esta tendencia creciente pone de manifiesto la gran necesidad que tiene el sector de contar con una norma unificada que agilice el proceso de diseño y fabricación de SoM FPGA. Esta norma podría optimizar el rendimiento, el costo y la flexibilidad, facilitando a ingenieros y desarrolladores la creación de aplicaciones complejas.

(Fuente de la imagen: iWave)

Ventajas del sistema en módulos FPGA

El enfoque SoM FPGA ha ganado adeptos debido a sus considerables ventajas a la hora de simplificar los procesos de diseño. Al utilizar SoM, los desarrolladores pueden descargar múltiples tareas de diseño complejas, lo que no solo reduce el tiempo de desarrollo, sino que también garantiza un producto de mayor calidad. A continuación, se explica cómo los SoM FPGA abordan algunos de los principales desafíos de diseño:

• Diseño de circuitos de alimentación complejos: Los SoM FPGA agilizan el diseño de circuitos de alimentación complejos, incluidos los requisitos de secuenciación de alimentación.
• Mayor densidad de potencia: Admiten una mayor densidad de potencia dentro de un espacio de placa limitado, esencial para aplicaciones avanzadas y compactas.
• Gestión eficiente de E/S: Los SoM FPGA simplifican el manejo de diversas complejidades de bancos de E/S, facilitando el proceso de tratar con múltiples estándares de E/S.
• Memoria DDR y gestión de señales de alta velocidad: Con los SoM FPGA, los diseños de memoria DDR de alta velocidad y la integridad de la señal se gestionan con precisión, lo que mejora el rendimiento y la fiabilidad general de los datos.
• Gestión térmica y diseño compacto: Al gestionar eficazmente la disipación del calor, los SoM FPGA mantienen unos niveles térmicos óptimos mientras conservan un factor de forma compacto.

En general, los SoM FPGA también mejoran la escalabilidad de los diseños, ya que admiten una amplia gama de aplicaciones con distintos requisitos de densidad lógica, ES y carriles de transceptor.

La necesidad de una norma: La iniciativa Harmonized FPGA Module™ (HFM)

En febrero de 2024, el Grupo de Normalización para Tecnologías Integradas e.V. (SGeT) inició un hito importante al formar un grupo de trabajo para desarrollar el estándar Harmonized FPGA Module™ (HFM). Este esfuerzo, inaugurado en una reunión fundacional con 18 organizaciones mundiales, pretende crear un marco estándar para módulos FPGA y SoC-FPGA. En la reunión, el Sr. Sheik Abdullah de iWave fue designado presidente de este Equipo de Desarrollo de Normas (SDT), que dirige los esfuerzos para establecer una norma mundial en el marco del sexto gran proyecto del SGeT.

Objetivos y ámbito de aplicación de la norma sobre módulos FPGA armonizados (HFM)

El objetivo principal del equipo de desarrollo de la norma Harmonized FPGA Module™ (HFM) es desarrollar una norma versátil y unificada para módulos FPGA soldables y de placa a placa. Esta norma atenderá a un amplio espectro de configuraciones de FPGA, centrándose en ofrecer opciones para FPGA de gama baja a media, con modularidad para soportar FPGA de SoC de gama media a alta. La declaración de objetivos esboza un doble enfoque del diseño de los SoM para potenciar la flexibilidad y la funcionalidad:

• Módulos FPGA soldables: Esta opción es ideal para aplicaciones en las que la compacidad, el bajo consumo y la durabilidad son primordiales.
• Módulos basados en conectores: Estos módulos se adaptan a aplicaciones de mayor rendimiento, permitiendo una mayor escalabilidad y accesibilidad de los componentes.

Ambos diseños comparten desafíos técnicos fundamentales, como la gestión de la energía, el control térmico y la conectividad de alta velocidad, por lo que resulta práctico y beneficioso desarrollar una norma armonizada. Esta norma pretende abordar estos problemas comunes, estableciendo un marco básico aplicable a ambos tipos de módulos.

Visión de la norma HFM

A través de la iniciativa HFM, SGeT prevé fomentar un ecosistema en el que prospere la innovación y se redefinan los límites de la informática integrada. Esta normalización tiene por objeto:

1. Fomentar la rentabilidad y reducir el plazo de comercialización: Al simplificar el diseño y la integración, la norma HFM podría permitir a las empresas lanzar productos al mercado más rápidamente y con menos recursos.
2. Mayor flexibilidad e interoperabilidad: El enfoque estandarizado ofrecerá una mayor compatibilidad entre diversas soluciones FPGA, lo que fomentará una adopción más amplia de la tecnología.
3. Impulsar el avance tecnológico: El objetivo de esta iniciativa es superar los límites de la tecnología incorporada para hacer posibles aplicaciones cada vez más complejas y potentes en todos los sectores, desde la automatización hasta la informática de alto rendimiento.

Únase al esfuerzo de normalización de HFM

SGeT invita a todas las empresas del sector de la tecnología integrada a participar en el desarrollo de la norma Harmonized FPGA Module. Se trata de una oportunidad para que los agentes del sector aporten su experiencia, den forma al futuro del diseño de módulos FPGA y formen parte de una comunidad de colaboración centrada en los avances pioneros de la informática integrada.

Si está interesado en unirse a esta iniciativa, comuníquese con info@sget.org para formar parte de este proyecto transformador de normalización.

Efectos más amplios de la normalización de SoM FPGA

1. Aceleración del mercado de la informática integrada: Se espera que la norma HFM acelere la adopción de soluciones basadas en FPGA en nuevos mercados. Por ejemplo, sectores como la automatización industrial y las aplicaciones IoT impulsadas por IA, donde la personalización y la adaptabilidad son clave, pueden beneficiarse de la integración racionalizada que ofrecen los SoM estandarizados. Al reducir la complejidad del desarrollo, más empresas pueden explorar y adoptar la tecnología FPGA sin necesidad de contar con profundos conocimientos de diseño de FPGA, lo que abre nuevas posibilidades para la informática integrada.
2. Ventajas para la cadena de suministro: Con un enfoque estandarizado, los vendedores, proveedores y fabricantes pueden racionalizar su inventario, reducir la variación de las piezas y simplificar la logística. Un factor de forma SoM estandarizado permite a los proveedores de componentes mantener una calidad constante mientras ofrecen una gama de opciones de FPGA y SoC interoperables en diferentes plataformas, lo que en última instancia reduce los costos y aumenta la disponibilidad.
3. Compatibilidad cruzada para diseños preparados para el futuro: Una norma armonizada también puede dar lugar a diseños preparados para el futuro. Al establecer interfaces, configuraciones de pines y prácticas de gestión térmica comunes, los ingenieros pueden actualizar o sustituir más fácilmente los SoM FPGA de los productos existentes. Esta flexibilidad permitirá a las empresas ampliar los ciclos de vida de los productos y adaptarse rápidamente a las innovaciones de hardware sin necesidad de grandes rediseños.
4. Colaboración e innovación entre empresas: La norma HFM tiene el potencial de fomentar una mayor colaboración entre empresas al establecer un lenguaje de diseño común en todo el sector de las FPGA. A través de este marco compartido, las empresas pueden colaborar en soluciones avanzadas, como procesamiento de datos de alta velocidad, aceleradores de aprendizaje profundo y módulos de computación de borde. Este entorno cooperativo puede acelerar los ciclos de innovación y mejorar la funcionalidad para los usuarios finales.

Mejoras técnicas e innovaciones en la norma HFM

1. Disposición de patillas y configuraciones de alimentación interoperables: La normalización de la disposición de las patillas y las configuraciones de alimentación será crucial para permitir la modularidad y la flexibilidad. Esto permitirá a los diseñadores adaptar el diseño de una misma placa a diferentes FPGA, mejorando la adaptabilidad modular y facilitando la actualización de los módulos FPGA a medida que avanza la tecnología.
2. Directrices térmicas y de disipación de calor unificadas: Los distintos SoM FPGA tienen distintas demandas térmicas y de potencia, y el estándar HFM pretende incluir directrices para optimizar la disipación de calor. Estas directrices normalizarán las prácticas de gestión de las cargas térmicas, lo que beneficiará a las aplicaciones en entornos industriales, informática de alta velocidad y otras áreas en las que la fiabilidad térmica es esencial.
3. Compatibilidad modular del software: Con un enfoque de hardware estandarizado, la compatibilidad del software también puede ser más coherente. Esta normalización hará posible la compatibilidad universal de software y firmware entre varios SoM FPGA, reduciendo la necesidad de controladores y parches de software personalizados, lo que a su vez simplificará el desarrollo para los ingenieros y garantizará una mayor fiabilidad.
4. Normas de seguridad mejoradas: La seguridad es una preocupación creciente en los sistemas integrados. La norma HFM puede definir parámetros mínimos de seguridad para los SoM FPGA, como soporte de cifrado, capacidades de arranque seguro y detección de manipulaciones. Estas funciones de seguridad añadidas harían aún más atractivos los SoM FPGA para aplicaciones críticas en las que la seguridad de los datos es prioritaria, como los dispositivos médicos y los sistemas de defensa.

El papel de HFM en las aplicaciones de nueva generación

1. Potenciación de las aplicaciones edge e IA: Con el auge de la IA y la computación periférica, las FPGA se han vuelto fundamentales por su capacidad para gestionar el procesamiento paralelo y el cálculo de datos en tiempo real. El estándar HFM admitirá soluciones FPGA escalables adaptadas a las aplicaciones de IA, lo que permitirá un despliegue más rápido de los modelos de aprendizaje automático y el procesamiento de datos en tiempo real en la periferia.
2. Avance de las soluciones de IoT y conectividad: En IoT, donde el bajo consumo de energía y el manejo eficiente de los datos son fundamentales, los SoM FPGA estandarizados pueden simplificar significativamente la integración del procesamiento de datos de sensores, la comunicación máquina a máquina y los sistemas de monitorización en tiempo real. Al agilizar el desarrollo de FPGA, HFM podría desempeñar un papel fundamental en la expansión de las aplicaciones IoT en los sectores de la agricultura, las ciudades inteligentes y la energía.
3. Transformación de la automatización industrial: Los SoM FPGA estandarizados pueden aportar un nuevo nivel de adaptabilidad a los sistemas de automatización industrial, donde la flexibilidad y la resistencia son fundamentales. Esto incluye aplicaciones en robótica, mantenimiento predictivo y fabricación de precisión, donde las soluciones FPGA personalizadas proporcionan la velocidad y eficacia necesarias para procesar grandes cantidades de datos en tiempo real.

Futuro de la norma HFM y próximos pasos

1. Adopción global y programas de certificación: Es probable que SGeT ponga en marcha programas de certificación para garantizar que los SoM FPGA cumplen las normas HFM. La certificación podría aumentar la credibilidad de los vendedores de FPGA y ofrecer a los usuarios finales confianza en la compatibilidad y fiabilidad del producto, de forma similar a los programas de certificación de otros estándares tecnológicos como PCIe y USB.
2. Desarrollo del ecosistema y redes de apoyo: Un factor clave para el éxito de la norma HFM será el desarrollo de un ecosistema sólido, que incluya materiales de formación, foros de desarrolladores y bibliotecas de software. Esta infraestructura de apoyo permitirá a los ingenieros aprovechar eficazmente los SoM FPGA en sus proyectos, impulsando aún más la adopción del estándar.
3. Financiación de la investigación y el desarrollo: A medida que la iniciativa HFM vaya ganando adeptos, es posible que aumente el interés de gobiernos, instituciones de investigación e inversores privados por financiar proyectos que se ajusten a las normas HFM. Esta financiación puede acelerar la investigación y el desarrollo (R&D), con lo que las aplicaciones FPGA innovadoras llegarán antes al mercado, especialmente en sectores que dependen de la informática de alto rendimiento, escalable y segura.
4. Posible ampliación del alcance de la norma: A medida que evolucionen la tecnología y las capacidades de las FPGA, existe la posibilidad de ampliar la norma HFM para dar cabida a tecnologías emergentes, como la computación cuántica y la integración fotónica. Al establecer ahora un estándar flexible, SGeT sienta las bases para futuras mejoras que puedan incorporar avances de hardware de próxima generación al ecosistema SoM FPGA.

La norma Harmonized FPGA Module (HFM) no solo aborda los desafíos actuales de la industria, sino que posiciona la tecnología FPGA para un crecimiento sostenido, adaptabilidad y relevancia en el panorama en rápida evolución de la informática integrada. Mediante el desarrollo normalizado y la colaboración, esta iniciativa pretende capacitar a los diseñadores, fomentar la innovación y acelerar la comercialización en un amplio espectro de aplicaciones.

Por qué elegir iWave

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