Lancement du groupe de travail HFM pour les systèmes sur module FPGA

L'adoption croissante des systèmes sur module (SoM) FPGA redéfinit la conception des produits modernes dans tous les secteurs d'activité. Cette tendance met en évidence la nécessité d'une norme industrielle unifiée pour rationaliser les processus de conception et de production des SoM FPGA. Une telle norme devrait pouvoir optimiser les performances, les coûts et la flexibilité, et ainsi permettre aux ingénieurs et aux développeurs de réaliser plus facilement des applications complexes.

(Source de l'image : iWave)

Avantages des systèmes sur module FPGA

L'approche SoM FPGA a gagné en popularité en raison des avantages considérables qu'elle offre en matière de simplification des processus de conception. En utilisant des SoM, les développeurs peuvent éliminer de multiples tâches de conception complexes, ce qui permet non seulement de réduire le temps de développement, mais également de garantir un produit de meilleure qualité. Voici comment les SoM FPGA répondent à certains des principaux défis de conception :

• Conception de circuits d'alimentation complexes : les SoM FPGA rationalisent la conception de circuits d'alimentation complexes, y compris les exigences de séquencement d'alimentation.
• Densité de puissance supérieure : ils prennent en charge une densité de puissance plus élevée dans un espace carte limité, un facteur essentiel pour les applications avancées et compactes.
• Gestion efficace des E/S : les SoM FPGA simplifient la gestion des nombreuses complexités des blocs d'E/S, facilitant ainsi le processus de traitement avec plusieurs normes E/S.
• Gestion de la mémoire DDR et des signaux haute vitesse : avec les SoM FPGA, les conceptions de mémoire DDR haute vitesse et l'intégrité des signaux sont gérées avec précision, améliorant le débit de données et la fiabilité.
• Gestion thermique et conception compacte : en gérant efficacement la dissipation de chaleur, les SoM FPGA maintiennent des niveaux thermiques optimaux tout en préservant un facteur de forme compact.

De manière générale, les SoM FPGA améliorent également l'évolutivité des conceptions, en prenant en charge une large gamme d'applications présentant des exigences différentes en matière de densité logique, d'E/S et de voies d'émetteur-récepteur.

La nécessité d'une norme : l'initiative Harmonized FPGA Module™ (HFM)

En février 2024, le SGeT (Standardization Group for Embedded Technologies e.V.) a franchi une étape importante en formant un groupe de travail pour développer la norme Harmonized FPGA Module™ (HFM). Cet effort, concrétisé lors d'une réunion constitutive réunissant 18 organisations mondiales, vise à créer un cadre normalisé pour les modules FPGA et SoC-FPGA. Lors de la réunion, Sheik Abdullah d'iWave a été nommé président de l'équipe Standard Development Team (SDT), qui dirigera les efforts visant à établir une norme mondiale dans le cadre du sixième projet majeur du SGeT.

Objectifs et champ d'application de la norme HFM

L'objectif principal de l'équipe de développement de la norme Harmonized FPGA Module™ (HFM) est de développer une norme polyvalente et unifiée pour les modules FPGA soudables et carte-à-carte. Cette norme s'appliquera à un large éventail de configurations FPGA, en mettant l'accent sur la disponibilité d'options pour les FPGA bas et milieu de gamme, avec la modularité nécessaire pour prendre en charge les SoC FPGA milieu et haut de gamme. L'énoncé de mission décrit une double approche de la conception SoM pour améliorer la flexibilité et les fonctionnalités :

• Modules FPGA soudables : cette option est idéale pour les applications dans lesquelles la compacité, la basse consommation et la durabilité sont primordiales.
• Modules basés sur des connecteurs : ces modules conviennent aux applications hautes performances, permettant une plus grande évolutivité et une meilleure accessibilité des composants.

Les deux conceptions partagent des défis techniques fondamentaux, tels que la gestion de l'alimentation, le contrôle thermique et la connectivité haut débit, ce qui rend l'élaboration d'une norme harmonisée pratique et bénéfique. Cette norme vise à répondre à ces problèmes communs, en établissant un cadre de base applicable aux deux types de modules.

Vision pour la norme HFM

Par le biais de l'initiative HFM, le SGeT vise à favoriser un écosystème dans lequel l'innovation peut se développer et qui redéfinit les limites de l'informatique embarquée. Cette normalisation cible les objectifs suivants :

1. Favoriser la rentabilité et réduire les délais de mise sur le marché : en simplifiant la conception et l'intégration, la norme HFM peut permettre aux entreprises de commercialiser leurs produits plus rapidement et avec moins de ressources.
2. Améliorer la flexibilité et l'interopérabilité : l'approche standardisée offre une meilleure compatibilité entre les différentes solutions FPGA, encourageant une adoption plus large de la technologie.
3. Favoriser les avancées technologiques : cet effort vise à repousser les limites des technologies embarquées, permettant des applications de plus en plus complexes et puissantes dans tous les secteurs, de l'automatisation au calcul haute performance.

Participer à l'effort de normalisation HFM

Le SGeT invite toutes les entreprises du secteur des technologies embarquées à participer au développement de la norme Harmonized FPGA Module. C'est l'occasion pour les acteurs de l'industrie de partager leur expertise, de façonner l'avenir de la conception de modules FPGA et de faire partie d'une communauté collaborative axée sur les avancées pionnières dans l'informatique embarquée.

Si vous souhaitez participer à cette initiative et prendre part à ce projet de normalisation transformateur, veuillez contacter info@sget.org.

Impacts plus larges de la normalisation des SoM FPGA

1. Accélération du marché de l'informatique embarquée : la norme HFM devrait accélérer l'adoption de solutions basées sur FPGA dans de nouveaux marchés. Par exemple, des secteurs tels que l'automatisation industrielle et les applications IoT basées sur l'IA, où la personnalisation et l'adaptabilité sont essentielles, peuvent bénéficier de l'intégration rationalisée offerte par les SoM standardisés. En réduisant la complexité du développement, davantage d'entreprises peuvent explorer et adopter la technologie FPGA sans avoir besoin d'une expertise de conception FPGA approfondie, ouvrant ainsi de nouvelles possibilités pour l'informatique embarquée.
2. Avantages pour la chaîne d'approvisionnement : grâce à une approche standardisée, les vendeurs, les fournisseurs et les fabricants peuvent rationaliser leur inventaire, réduire la variation des stocks et simplifier la logistique. Un facteur de forme SoM standardisé permet aux fournisseurs de composants de maintenir une qualité constante tout en proposant une gamme d'options FPGA et SoC interopérables sur différentes plateformes, réduisant ainsi les coûts et augmentant la disponibilité.
3. Compatibilité croisée pour des conceptions à l'épreuve du temps : une norme harmonisée peut également conduire à la pérennité des conceptions. En établissant des interfaces, des configurations de broches et des pratiques de gestion thermique communes, les ingénieurs peuvent plus facilement mettre à niveau ou remplacer les SoM FPGA dans les produits existants. Cette flexibilité permettra aux entreprises d'étendre le cycle de vie des produits et de s'adapter rapidement aux nouvelles innovations matérielles sans devoir procéder à des refontes majeures.
4. Collaboration et innovation inter-entreprises : la norme HFM a le potentiel de favoriser une plus grande collaboration entre les entreprises en établissant un langage de conception commun dans l'ensemble du secteur des FPGA. Grâce à ce cadre partagé, les entreprises peuvent collaborer sur des solutions avancées, telles que le traitement de données à haut débit, les accélérateurs d'apprentissage profond et les modules d'edge computing. Cet environnement coopératif peut se traduire par des cycles d'innovation plus rapides et des fonctionnalités améliorées pour les utilisateurs finaux.

Améliorations techniques et innovations dans la norme HFM

1. Dispositions des broches et configurations d'alimentation interopérables : la standardisation de la configuration des broches et de l'alimentation est cruciale pour permettre la modularité et la flexibilité. Les concepteurs pourront ainsi adapter une unique conception de carte à différents FPGA, améliorant l'adaptabilité modulaire et facilitant la niveau des modules FPGA à mesure que la technologie progresse.
2. Consignes thermiques et de dissipation de chaleur unifiées : les différents SoM FPGA présentent des exigences thermiques et énergétiques différentes, et la norme HFM vise à inclure des lignes directrices pour l'optimisation de la dissipation de la chaleur. Ces lignes directrices normaliseront les pratiques de gestion des charges thermiques, bénéficiant aux applications dans les environnements industriels, le calcul haute vitesse et d'autres domaines où la fiabilité thermique est essentielle.
3. Compatibilité logicielle modulaire : avec une approche matérielle standardisée, la prise en charge logicielle peut également devenir plus cohérente. Cette normalisation permettra la compatibilité universelle des logiciels et des micrologiciels sur différents SoM FPGA, réduisant ainsi le besoin de correctifs logiciels et de pilotes personnalisés, ce qui simplifiera le développement pour les ingénieurs et garantira une plus grande fiabilité.
4. Normes de sécurité renforcées : la sécurité est une problématique croissante dans les systèmes embarqués. La norme HFM peut définir des critères de sécurité minimum pour les SoM FPGA, tels que la prise en charge du chiffrement, les capacités d'amorçage sécurisé et la détection des manipulations frauduleuses. Ces fonctionnalités de sécurité supplémentaires peuvent rendre les SoM FPGA encore plus intéressants pour les applications critiques dans lesquelles la sécurité des données est une priorité, telles que les dispositifs médicaux et les systèmes de défense.

Rôle de la norme HFM dans les applications de nouvelle génération

1. Renforcer les applications périphériques et d'IA : avec l'essor de l'IA et de l'edge computing, les FPGA sont devenus incontournables pour leur capacité à gérer le traitement parallèle et le traitement des données en temps réel. La norme HFM prendra en charge des solutions FPGA évolutives adaptées aux applications d'IA, permettant un déploiement plus rapide des modèles d'apprentissage automatique et un traitement des données en temps réel en périphérie.
2. Améliorer les solutions IoT et de connectivité : dans l'IoT, où une basse consommation d'énergie et une gestion efficace des données sont cruciales, les SoM FPGA standardisés peuvent considérablement simplifier l'intégration du traitement des données de capteurs, des communications machine-à-machine et des systèmes de surveillance en temps réel. En rationalisant le développement FPGA, la norme HFM peut jouer un rôle central dans l'expansion des applications IoT dans les secteurs de l'agriculture, des villes intelligentes et de l'énergie.
3. Transformer l'automatisation industrielle : les SoM FPGA standardisés peuvent apporter un nouveau niveau d'adaptabilité aux systèmes d'automatisation industrielle, où la flexibilité et la robustesse sont cruciales. Cela inclut des applications de robotique, de maintenance prédictive et de fabrication de précision, où des solutions FPGA personnalisées peuvent fournir la vitesse et le rendement nécessaires pour traiter de vastes quantités de données en temps réel.

Avenir de la norme HFM et prochaines étapes

1. Programmes d'adoption et de certification mondiaux : le SGeT sera amené à déployer des programmes de certification pour garantir que les SoM FPGA répondent à la norme HFM. La certification pourra permettre d'améliorer la crédibilité des fournisseurs de FPGA et offrir aux utilisateurs finaux la garantie de la compatibilité et de la fiabilité des produits, à l'instar des programmes de certification d'autres normes technologiques telles que PCIe et USB.
2. Développement de l'écosystème et réseaux de support : l'un des facteurs clés du succès de la norme HFM sera le développement d'un écosystème robuste, incluant du matériel de formation, des forums de développeurs et des bibliothèques de logiciels. Cette infrastructure de support permettra aux ingénieurs d'exploiter efficacement les SoM FPGA dans leurs projets, favorisant ainsi l'adoption de la norme.
3. Financement de la recherche et du développement : à mesure que l'initiative HFM gagne du terrain, les gouvernements, les instituts de recherche et les investisseurs privés pourraient manifester un intérêt accru pour le financement de projets conformes aux normes HFM. De tels financements pourraient accélérer la recherche et le développement (R&D) et permettre la commercialisation plus rapide d'applications FPGA innovantes, en particulier dans les secteurs qui dépendent d'un calcul hautes performances, évolutif et sécurisé.
4. Extension potentielle du champ d'application de la norme : avec l'évolution des technologies et des capacités FPGA, on peut envisager l'extension de la norme HFM pour s'adapter aux technologies émergentes, telles que l'informatique quantique et l'intégration photonique. En établissant dès maintenant une norme flexible, le SGeT jette les bases d'améliorations futures qui permettront d'intégrer les nouvelles générations d'avancées matérielles dans l'écosystème SoM FPGA.

La norme Harmonized FPGA Module (HFM) répond non seulement aux défis industriels actuels, mais positionne également la technologie FPGA pour une croissance, une adaptabilité et une pertinence soutenues dans le paysage en évolution rapide de l'informatique embarquée. Par le biais d'un développement et d'une collaboration normalisés, cette initiative vise à donner les moyens d'agir aux concepteurs, à encourager l'innovation et à accélérer la mise sur le marché d'un large éventail d'applications.

Pourquoi choisir iWave

Le vaste portefeuille de plateformes FPGA et SoC FPGA d'iWave, combiné à une solide expertise technique, permet aux clients de développer des produits de pointe qui exploitent les dernières avancées en matière d'intelligence artificielle, d'apprentissage automatique et d'edge computing. En s'associant à iWave, les entreprises peuvent accélérer le développement de leurs produits, réduire les risques et garder une longueur d'avance sur la concurrence dans un paysage technologique de plus en plus complexe.

Pour plus d'informations ou pour discuter d'exigences personnalisées, veuillez nous contacter à l'adresse mktg@iwave-global.com.