賽靈思和英特爾都在優先考慮數據中心，這正在推動可編程邏輯研發向高性能插座發展。在某些情況下，這些趨勢也影響了嵌入式電子領域應用的發展。但是，對于無數的應用，功耗和散熱與性能一樣重要，如果不是更重要的話。這些用例通常位于邊緣，涵蓋從傳感器集線器到顯示控制器再到圖像處理和 AI 推理平臺的所有內容。

是的，開發這些解決方案的應用工程師、OEM 和集成商需要提高性能并增加工作負載的多功能性。但它們也需要保持在成本、功耗和熱限制范圍內。

出于這個原因，Microchip繼續在其PolarFire FPGA SoC系列中進行創新 - 最近的MPFS025 SoC具有25K邏輯元件和硬化的四核RISC-V CPU。

據該公司稱，MPFS025 SoC提供：

功耗比競爭性 SRAM FPGA SoC 產品低 50%

300 MHz 結構和 450 MHz DSP 流水線，可實現領先的 4K60 傳輸和處理效率

4 個多速率、多協議 12.7 Gbps 收發器

植根于加密控制的供應鏈的強大 IP 保護

高效的可編程性能

盡管具有性能和安全優勢，但Microchip的MPFS025 PolarFire FPGA SoC的效率是最重要的。如下圖所示，CoreMark 得分為 5200，功率僅為 1.2 W。

這要歸功于主RISC-V RV64GC內核上的32個整數和32個浮點寄存器，以及組織成18 x 18 MACC的68個數學模塊。這些查找表是可分餾的，這意味著它們可以減少到兩個9x9，因此計算可以優化到不同的位分辨率。

為什么這種效率水平很重要，真的？顯而易見的答案是，任何具有固有功耗敏感性的系統設計都將受益。但更深入地考慮，更高的性能通常意味著更高的頻率和電壓到更多的電路，這會導致產生過多的熱量。

Microchip的FPGA產品營銷總監Tim Morin表示，散熱成本約為1.5美元/瓦，因此，如果能夠以盡可能少的電路啟動來最大限度地提高性能，則可以降低系統成本或將設計部署到更惡劣的環境中，或兩者兼而有之。

RISC-V拯救嵌入式圖像處理

但回到RISC-V。除了處理效率之外，片上RISC-V內核的另一個優勢是，它們允許一般嵌入式工程師在基于可編程邏輯的器件上運行熟悉的Linux和/或RTOS。

一旦這些開發人員熟悉了使用Microchip Libero 設計套件 2021.2 版等軟件工具在 FPGA SoC 上進行開發，他們將發現靈活的 2 MB 二級緩存和 LPDDR4 內存支持可供他們用于應用開發。

MPFS025 PolarFire FPGA SoC 的功能組合使其在嵌入式視覺系統設計中幾乎即插即用。下圖顯示了位于圖像處理流水線核心的SoC，要求工程師只需在前端集成傳感器，在輸出端集成外部存儲器或顯示器。

當然，開發人員希望增加更多的價值。在許多情況下，該值將在應用程序級別。為此，Microchip MPFS025 PolarFire FPGA SoC支持OpenVX等開放式開發框架以及VectorBlox加速器軟件開發工具包（SDK）等更有針對性的解決方案。

VectorBlox SDK與可在Libero中訪問的AI IP配對，以幫助沒有機器學習經驗的開發人員優化神經網絡算法，如無快門補償或圖像增強，以便在PolarFire FPGA SoC上執行。VectorBlox/PolarFire FPGA SoC 組合可實現比其他解決方案高 2-3 倍的能效推理。

同樣在工具方面，Microchip在2021年RISC-V峰會之前發布了智能嵌入式視覺平臺。智能嵌入式視覺平臺集成了RISC-V應用開發人員創建嵌入式視覺或物聯網邊緣計算解決方案所需的所有構建模塊，包括：

雙 4K MIPI CSI-2 攝像頭

HDMI? 2.0 與 FPGA 夾層卡擴展

CoaXPress? 2.0

SDI（6 Gbps 和 12 Gbps）

具有自動協商功能的通用串行 10 GE 媒體獨立接口 （USXGMII） MAC IP

USB 3.1 第 1 代和第 2 代協議支持

充分利用中檔

應用應該決定技術，而不是相反，因此Microchip將繼續通過MPFS025等器件發展其中端FPGA SoC產品組合。硅預計將于2022年第一季度上市。

對于那些剛接觸RISC-V的人來說，最后一個重要的考慮因素是不斷發展的生態系統，它可以幫助加速和保護你的工程投資。例如，Microchip的Mi-V RISC-V生態系統由AdaCore，Amazon FreeRTOS，DornerWorks，Green Hills Software，Hex Five，Siemens Embedded，Veridify Security和Wind River的免費和商業軟件和工具提供支持，以使平臺上構建的視覺系統為市場做好準備。

由于它是一個開放標準，為PolarFire器件開發的代碼可以擴展和縮減Microchip FPGA SoC產品組合以及其他RISC-V RV64GC目標，而無需從頭開始。

審核編輯：郭婷