fpga和嵌入式处理器是新的巧克力和花生酱。虽然这两种技术各自都很强大和有用，但将它们组合在一个芯片上将带来一个全新的能力水平。(它们放在一起也很好吃。)当Microchip收购Microsemi (Microsemi之前收购了Actel)时，他们继承了低功耗、高可靠性fpga的强大产品线。而且，虽然这些传统上是针对军事和航空航天等专业市场的高价值利基设备，但Microchip的目标是通过其PolarFire FPGA家族的新“SoC”版本进入主流市场。
PolarFire是一款中端FPGA系列，提供100K至500K逻辑元素和12.7 Gbps SerDes收发器，该公司声称，与其他供应商的中端设备相比，这款器件的功耗显著降低，安全性更好，可靠性更高。特别是功耗优势，为最初的PolarFire赢得了众多插座，而其他中端fpga无法满足功耗预算。
现在，该公司宣布了一个新的“SoC”版本的PolarFire，该版本以五核RISC-V处理子系统的形式增加了丰富的处理器能力。正如我们在上周的RISC-V峰会上所看到的，目前围绕开源RISC-V ISA有巨大的行业势头，而PolarFire SoC是第一个集成强化RISC-V处理器的SoC FPGA(其他FPGA提供RISC-V作为软核心，可以在FPGA LUT结构中实现)。
RISC-V的选择在几个方面都很有趣。首先，当然，这意味着你最终不会因为拥有Arm芯片核心的特权而获得每个部件的版税。更有趣的是，由于RISC-V是一个ISA，而不是一个特定的硬件实现，这意味着每个供应商都可以添加他们自己的优化和定制。在这种情况下，Microchip内置了一些智能选项，允许PolarFire SoC的核心确定性地运行-将实时处理选项带到桌面上。例如，你可以关闭CPU分支预测器，将L1指令缓存配置为紧密集成的内存，将L2内存系统配置为提供确定性，确保所有内核都与内存子系统一致，并共享用于消息传递的一致内存。
这是可能的，因为PolarFire RISC-V实现(与SiFive合作开发)有一个灵活的2 MB L2内存子系统，可以配置为缓存、便签或直接访问内存。这意味着您可以实现与丰富的操作系统(如Linux)并发的确定性实时嵌入式应用程序。如果你只是授权一个预先设计好的实现，比如Arm核心，这些类型的定制是不可能的。
随着整个RISC-V生态系统的快速发展，Microchip将FPGA SoC推向这个方向是有道理的。但Microchip公司也在“加水”，以确保生态系统的增长速度足以满足他们的特殊需求。该公司致力于为RISC-V建立自己的合作伙伴网络——与GCC、IAR Systems和AdaCore等开发工具供应商合作，被称为“Mi-V”;开源RTOSs，如Amazon FreeRTOS和Zephyr;商业RTOSs，如Mentor的Nucleus、Wind River的VXWorks、Express Logic(现在是微软的一部分)ThreadX和Micrium(现在是Silicon Labs的一部分)Micrium OS;当然还有Yocto嵌入式Linux发行版。还有一些供应商提供硬件和软件IP、设计公司、模块上的系统供应商、中间件和安全供应商等等。从这个RISC-V SoC开始设计，你应该对你的OS/RTOS、IP、软件和工具需求有足够的支持。
PolarFire RISC-V子系统包括五个处理器核心——一个监控核心和四个应用程序核心，它们被布置成一个缓存相干集群，通过具有内存保护和QoS的AMBA交换机与FPGA fabric通信。除了处理器核心之外，还有许多系统外围模块——中断控制器、事件计数器、防篡改器、DDR3/4和LPDDR3/4的内存控制器、调试和跟踪监视器模块、一组丰富的专用IO模块，当然还有实用程序，比如系统控制器和引导闪存。
新SoC FPGA的FPGA部分基本上是该公司已经在PolarFire系列中提供的。这包括23K到461K逻辑元件、68到1420个18×18倍增器MAC (DSP)块、1.8到31.6 Mbits片上RAM、4到10个12.5 gbs SerDes通道和2个PCIe gen2端点。换句话说，一个非常强大的FPGA与一个非常强大的处理器子系统相匹配。在性能和功能方面，我们怀疑它将与市场上任何其他中档SoC FPGA保持同步，但功耗预算要小得多。
虽然许多人认为Microchip/Microsemi/ actel传统fpga是专为特殊应用调整的，但值得指出的是，事实上，现代物联网应用的需求已经使这些设备的关键属性-低功耗，高安全性和高可靠性-成为主流。当今地球上几乎每一个物联网端点设计都有严重的功率限制，并严重关注安全问题。在当今的物联网领域，PolarFire的军事级安全功能让人安心。
因此，我们得到了一个低功耗、高安全性、高可靠性的SoC FPGA，芯片上有一个支持良好的实时确定性RISC-V处理子系统。我们能用它做什么?事实证明，有很多。随着物联网的构建，在边缘和端点对计算能力的需求越来越大。随着许多应用程序现在要求人工智能加速，我们进一步需要将传统处理和关键计算密集型任务(如推理)的加速结合起来。PolarFire SoC为这一方带来了一套平衡和差异化的功能。
当然，前沿和中心是诸如智能嵌入式视觉等应用程序，这些应用程序需要高性能的AI推理加速，以及强大的基础应用处理器，并强烈需要FPGA逻辑的灵活性，以连接无数不同的传感器、摄像头、显示器和其他相关外设，这些外设用于需要智能视觉的设计类型。机器人、无人机、汽车ADAS和AD、工业自动化、安全-所有这些都适合PolarFire SoC的最佳位置。它最近Microchip的收购似乎可以推动PolarFire SoC进入主流市场因为该公司已经拥有面向更广阔市场的强大渠道和产品组合。看看PolarFire SoC如何与竞争对手SoC FPGA家族(如Xilinx的Zynq和英特尔的SoC FPGA)竞争将是很有趣的。
