ทำไม FPGA ที่ใช้ SRAM จึงใช้มากกว่า FPGA ที่ใช้ NVM

FPGAs ที่ใช้ SRAM จำเป็นต้องโหลดบิตสตรีมอีกครั้งหลังจากปิดเครื่อง ในขณะเดียวกันไม่จำเป็นต้องลบเลือนตาม

ฉันสงสัยว่าทำไมการทดลองเพิ่มเติมและการวิจัยด้านความปลอดภัยใน SRAM FPGA มากกว่า NVM ที่ใช้อยู่ดูเหมือนว่าเทคโนโลยีระเหยถูกใช้มากขึ้นโดยไม่คำนึงถึงขีดจำกัดความปลอดภัย (เมื่อมาถึงเพื่อให้แน่ใจว่าบูตปลอดภัย)

(PS: ฉันไม่มีสถิติมันเป็นข้อสังเกตส่วนตัว)

โปรแกรมควบคุมหลักคือความจริงที่ว่า SRAM เข้ากันได้อย่างมากกับกระบวนการทางกายภาพเดียวกันที่ใช้ในการใช้ตรรกะจริง แท้จริงแล้ว FPGA ส่วนใหญ่ในปัจจุบันนี้ใช้ LUT (ตารางการค้นหา) ซึ่งเป็น RAM เพียงเล็กน้อยเท่านั้นเอง

ในทางตรงกันข้ามกระบวนการที่จำเป็นในการสร้าง EEPROM (หน่วยความจำแบบไม่ลบเลือน) ต้องใช้ขั้นตอนพิเศษ - เพื่อสร้างประตูลอยที่มีความหนาของออกไซด์พิเศษ ฯลฯ กระบวนการนี้ไม่เข้ากันโดยตรงกับกระบวนการตรรกะ / SRAM ซึ่งหมายความว่า FPGA ที่ไม่ลบเลือนจะค่อนข้างประนีประนอมในทั้งสองพื้นที่

นอกเหนือจากคำตอบของ Dave Tweed เกี่ยวกับกระบวนการผลิตที่เกี่ยวข้อง FPGA ส่วนใหญ่ที่ใช้แฟลชยังคงใช้ SRAM เพื่อขับเคลื่อนโครงสร้างของพวกเขา บิตสตรีมถูกโหลดลงใน SRAM จากแฟลชเช่นเดียวกับใน FPGA ทั่วไปความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือแฟลชอยู่ภายใน สถาปัตยกรรมนี้เห็นได้ชัดเมื่อคุณดูที่เอกสารข้อมูลและ appnotes โดยเฉพาะอย่างยิ่งอุปกรณ์บางอย่างเช่น Lattice MachXO2 / 3 รองรับการตั้งโปรแกรมแฟลชใหม่ในขณะที่อุปกรณ์กำลังทำงานซึ่งเป็นไปได้เพียงเพราะอุปกรณ์ใช้งานจริงจาก SRAM แทนที่จะมาจากแฟลชโดยตรง ดังนั้น FPGA ที่ "ใช้แฟลช" จึงต้องการแฟลชเพิ่มเติมจาก SRAM ซึ่งหมายความว่ามันต้องการพื้นที่ตายมากกว่า

เกี่ยวกับความปลอดภัยคุณมีสิทธิ์ชี้ให้เห็นว่ากระบวนการเริ่มต้นของ FPGA อาจเป็นจุดอ่อนในแง่ของการอนุญาตให้บิตสตรีมถูกดักจับ เพื่อช่วยปิดช่องว่างนี้ตอนนี้ FPGA จำนวนมากได้รวมการสนับสนุนการเข้ารหัสบิตสตรีมซึ่งขึ้นอยู่กับคีย์ความปลอดภัยที่เก็บไว้ในหน่วยความจำเฉพาะภายใน FPGA อิมเมจบิตสตรีมถูกเข้ารหัสด้วยคีย์นี้โหลดลงในหน่วยความจำการกำหนดค่าและเมื่อ FPGA เริ่มทำงานจะอ่านบิตสตรีมที่เข้ารหัสและถอดรหัสมันเมื่อโหลดลงใน (ไมโครคอนโทรลเลอร์บางตัวที่ต้องการหน่วยความจำภายนอกมีความสามารถคล้ายกันและ หลักการส่วนใหญ่เหมือนกัน)

ยิ่งกว่าสิ่งใดมันขึ้นอยู่กับความต้องการของคุณ ในขณะที่ขนาดน้ำหนักและพลังงาน (SWaP) เป็นตัวขับเคลื่อนหลักสำหรับ IC โดยทั่วไปหากคุณไม่ได้ถูกบังคับให้พัฒนา ASIC เนื่องจากข้อกำหนดเหล่านั้นประสิทธิภาพคือสิ่งที่คุณควรพิจารณาต่อไปซึ่งอาจทำให้คุณกลับไปที่ ASIC ได้ แต่คุณอาจใช้ FPGA ได้หากคุณสามารถซื้อการแลกเปลี่ยน SWaP ได้

• FPGAs ที่ใช้แฟลชต้องใช้ "ไม่มีเวลา" ในการกำหนดค่าเนื่องจากเป็น "เปิดทันที" การออกแบบของคุณอาจต้องใช้สิ่งนี้
• เทคโนโลยี FLASH ใช้พลังงานต่ำกว่า SRAM
• FPGA ที่ใช้แฟลชไม่จำเป็นต้องมี BOOT PROM ดังนั้นจึงมีชิปหนึ่งตัวเทียบกับสองตัว (หรือมากกว่า)
• คุณอาจมีข้อกำหนดในการเปิดเครื่องในสถานะก่อนหน้า
• FLASH-based ให้บริการโซลูชั่น Rad-Tolerant ที่มากขึ้น มีวิธีจัดการกับข้อกำหนดด้านรังสีหรือ SEUs โดยทั่วไปใน FPGA ที่ใช้ SRAM แต่ Microsemi เสนอ "เทคโนโลยีที่แข็ง"

FPGAs ที่ใช้แฟลช (Actel, ตอนนี้ Microsemi) ตามเนื้อผ้าไม่มีความหนาแน่นหรือประสิทธิภาพที่สามารถทำได้ด้วย FPGA ที่ใช้ SRAM ดังนั้นหากประสิทธิภาพเป็นปัจจัยขับเคลื่อนคุณควรเลือก Xilinx หรือ Altera (ตอนนี้ Intel) หรือ อาจเป็น Lattice

โดยพื้นฐานแล้วคุณได้รับแรงหนุนจากข้อกำหนดของระบบและ IC ของคุณโดยเฉพาะ ก่อนหน้านี้คุณจะต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดเหล่านี้และทำการศึกษาการค้าของ FPGA (แผ่นงาน) SWaP และประสิทธิภาพแล้วตามด้วยค่าใช้จ่ายที่เกิดขึ้นเป็นข้อพิจารณาหลักที่คุณต้องการทำซ้ำกับทีมของคุณ (ระบบ, CCA, หรือแม้แต่ SW) ที่ถูกส่งคืนไปยังหัวหน้าโครงการ / ผู้จัดการโครงการของคุณ ข้อกังวลอื่น ๆ เช่นความน่าเชื่อถือความสามารถในการผลิตและอื่น ๆ มักจะได้รับจากสมาชิกในทีมจากองค์กรที่เกี่ยวข้อง แต่มักจะไม่ได้มีความหมายมากนักหากไม่มีการซื้อขายครั้งแรกและโดยทั่วไปจะไม่ป้องกันการเลือกของคุณ

มีบทความบนเว็บหากคุณค้นหา "SRAM กับ FLASH FPGAs" แต่คุณอาจจะเรียนรู้เพิ่มเติมจากการศึกษาการค้ากับความต้องการของคุณโดยใช้แผ่นข้อมูลมากกว่าที่คุณจะทำอะไรก็ได้

เพื่อแก้ไขปัญหาด้านความปลอดภัย SRAM FPGA ที่ทันสมัยที่สุดสามารถกำหนดค่าด้วยสตรีมที่เข้ารหัสโดยปกติแล้วจะมีมาตรฐานการเข้ารหัสที่ทันสมัยเช่น 256 บิต AES เนื้อหาที่ปลอดภัยเช่นเดียวกับการจัดเก็บการกำหนดค่าภายใน: อุปกรณ์ต่อพ่วงเฉพาะที่สามารถแยกคีย์ส่วนตัวออกจากชิปที่ถอดรหัสแล้วจะสามารถอ่านแฟลชภายในได้

โดยทั่วไปแล้ว FPGAs ที่ใช้แฟลชจะใช้เมื่อการใช้งานค่อนข้างง่าย (ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้ SRAM FPGA ขนาดใหญ่) หรือเมื่อต้องการเริ่มต้นใช้งานทันที