Xilinx Ultrascale/Ultrascale+ FPGA向け電源ソリューションの簡単な選定方法


一部のデータセンターや産業用アプリケーションでは、Xilinx® Ultrascale™およびUltrascale+フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)が、その性能と統合能力の高さから、エンタープライズ・スイッチ、サーバーのFPGAアクセラレータ・カード、テストおよび測定といった用途や宇宙、防衛分野に利用されています。

Zynqマルチプロセッサ・システム・オン・チップ(MPSoC)、Virtex、Kintexといった特定のUltrascale+ FPGAファミリ向けのXilinx FPGA電源仕様を把握するには、図1に示すように、Xilinx Power Estimator(XPE)をダウンロードして使用する必要があります。

図1:XPEツールのヘッダー

XPEサイトに移動したら、ご利用のデバイス・ファミリ(Zynq Ultrascale+など)、デバイス部品番号(XCZU9EGなど)、速度グレード、温度グレード、環境(基板のサイズや層構成を含む)に対応する設定を選択します。その後は、クロック、ロジック、入出力(I/O)、RAM、デジタル信号プロセッサ(DSP)、トランシーバの各オプションを選択して電力プロファイルを完成させます。

TIでは、Xilinx Ultrascale+ファミリの全バリエーションとそれに対応する部品番号、レール名、負荷オプション(クロック/ロジック/I/O、RAM、DSP、トランシーバの選択肢)、電圧および電流仕様により、図2に示すようなスプレッドシートを事前に作成しています。

 図2:Xilinx Ultrascale+のデバイス番号と電源仕様

図3に示すTIのXilinx FPGA電源選択ポータルでは、すべてのXilinx Ultrascale+ FPGAファミリ、デバイス番号、負荷タイプ(低/中/高)に対し、これらの詳細な電源仕様が近日中に公開される予定です。Xilinx Ultrascale FPGAとTIの電源ソリューションに関しては、既にこのポータルに表示されています。

 図3:TIのXilinx FPGA電源ソリューション選択ポータル

図3からわかる通り、電源ソリューションは特定の設計の性能/効率/密度/コストを最適化できるように、負荷(低、中、高)に応じて異なる構成になっています。

Ultrascale+ FPGAファミリに関するTIのおおまかなXPE電力要件と、TIのXilinx電源ソリューション選択ポータルでの推奨ソリューションをベースにすることで、TI Designsリファレンス・デザイン・ライブラリ内の対応するリファレンス・デザインを使用して基板設計を速やかに開始できます。たとえば、Virtex Ultrascale XCVU065中負荷VCCINTレール120A要件の場合、TIのFPGA電源ソリューション選択ポータルでは、TPS53647 DCAP+™制御モード降圧コントローラ(PMBus対応)が推奨されます。

 図4は、この要件に対して使用できる、高効率、高電力密度1V/120A/30A/30A(4+1+1)(PMBus対応)リファレンス・デザインの1V/120Aの4相降圧回路を示しています。

 図4:高効率、高電力密度1V/120A/30A/30A(4+1+1)(PMBus対応)リファレンス・デザイン

TIのFPGA電源ソリューション選���ポータルには、TIデバイス番号にマウス・ポインタを置くと、(図5に示すように)そのXilinx FPGAでのWEBENCH® Designerの測定結果の概要が簡易表示されるという注目すべき機能があり、これを利用することで、1次判断が簡単に行えます。

 図5:Xilinx Virtex Ultrascale XCVU065、12V入力、VCCINTレール、高負荷(200A)、WEBENCH Designer測定結果の簡易表示

TIリファレンス・デザイン選択ページでは、各種Xilinx FPGA設計を検索してダウンロードできます。図6に示すように、「キーワード」ボックスに「Ultrascale」または「Ultrascale+」と入力して結果を表示してから、特定のFPGAやソリューション・タイプ(電源管理IC[PMIC]、ディスクリート降圧コンバータ/コントローラ、多相降圧回路またはモジュール)に関するフィルタ条件を追加します。

 図6:TIリファレンス・デザイン選択ページでのXilinx Ultrascale/Ultrascale+ FPGAリファレンス・デザインの検索

また、「電源設計のパラメータ検索」タブをクリックして「FPGA」ボックスにチェックを入れる方法もあります。これにより、利用できるすべてのFPGAリファレンス・デザインが、図7のように表形式で表示されるので、フィルタ条件を追加して必要なXilinx Ultrascale/Ultrascale+リファレンス・デザインに絞り込むことができます。

 図7:TIリファレンス・デザイン選択ページでのXilinx Ultrascale/Ultrascale+ FPGAリファレンス・デザインの検索(FPGAフィルタを使用)

設計にXilinx Ultrascale/Ultrascale+ FPGAを使用しているものの、どこから着手すればよいかわからないという場合、TIでは、簡単な方法で電源ソリューションを選択し、TI Designsリファレンス・デザイン・ライブラリから最適なリファレンス・デザインを見つけ、使いやすい電源選択および設計ツールで競合他社の一歩先を行くことができる環境を提供しています。

上記の記事は下記 URL より翻訳転載されました。

https://e2e.ti.com/blogs_/b/powerhouse/archive/2018/01/09/power-solution-selection-for-a-xilinx-ultrascale-ultrascale-fpga-made-easy

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