FPGAコーナー

現代のFPGAは、プログラマブルロジックのみならず、高速シリアルインタフェースやプロセッサ、アナログ周辺回路などを統合した高度なデバイスに進化している。半面、FPGAを使うシステム開発の現場では、旧来とは異なるボトルネックが顕在化し始めた。そこでXilinxは、それらを解消すべく開発環境を刷新した。

高性能有線通信アプリケーション向けの新型FPGA「Virtex-7 X690T」の伝送波形を公開した。28nm世代の半導体技術で製造するハイエンドFPGAファミリ「Virtex-7」のうち、13.1Gビット/秒のSERDESを80チャネル搭載した品種である。3月下旬にサンプル出荷を始めたばかりだ。

FPGA大手ベンダーのAlteraは、光インタフェースを搭載したFPGAを開発し、その動作デモを実演した。通信機器内でFPGAが入出力する高速データの伝送を、銅線を使った電気通信から光ファイバーを利用する光通信に置き換えることを狙う。ネットワークインフラの帯域幅の急拡大に対応する取り組みだ。

東京エレクトロン デバイスは2012年2月10日、東京・品川で恒例のカンファレンス「TED プログラマブル ソリューション」を開催。展示会場では、パートナー各社とともに“Xilinx 7シリーズ”などに基づく最新のFPGAソリューションの数々を披露した。

Intelは、FPGAの新興ベンダーであるTabulaの製品を、22nm世代の3次元構造のトライゲートトランジスタ技術を適用して製造する。この2社に関しては、2011年5月にファウンドリ契約を結んだという報道が流れており、このほどそれが公式に発表された形だ。

Xilinxは、従来から、特定のアプリケーション領域のFPGA開発に向けてIPや評価ボード、各種ドーターボード、設計ツールなどを取りそろえて提供するサービスを「ターゲット デザイン プラットフォーム（TDP）」と呼んで提供している。今回発表した評価キット群が28nm世代品向けTDPの第1弾となる。

Xilinxは、「2012 International CES」で、車載情報機器向けイーサネットとして注目を集めているEthernet AVBを実装したFPGAを用いて、運転支援システムや車載エンターテインメントシステムのデモを行った。

FPGA業界では、2000年代の後半になって新興企業の創設が相次いだ。いずれも米国に本社を置くファブレス企業で、大手ベンダーとは異なる特徴を打ち出していた。今回、そのうちの1社を中堅ベンダーが買収すると発表した。新興勢も設立から年月がたち、新たな展開の時期に差し掛かりつつあるのかもしれない。

日本アルテラは、東京・秋葉原で「アルテラ・エンベデット・サミット（Altera Embedded Summit）」を開催。オープニングセッションに登壇した日隈寛和社長の講演「ムーアの法則を超えて 〜Technology Convergence〜」の内容をお届けする。

低消費電力・低コストを特徴とするSRAMベースFPGAの新ファミリである。高速シリアルインタフェース用SERDESの動作速度を既存品の2倍に高めた他、ロジックと内蔵メモリの容量をそれぞれ拡大し、デジタル信号処理性能や汎用入出力の動作速度も向上させた。製造に使う半導体プロセスは65nm世代で、既存品から変えていない。

ET2011でFPGA大手ベンダーの日本アルテラは、最先端FPGAの高速シリアルトランシーバ（SERDES）の動作を披露した。従来公表していたのは、SERDESチップ単体での伝送波形だった。今回はFPGAのロジック部とともにSERDES回路を1枚のチップに集積したエンジニアリングサンプル品を使っている。

ET2011でザイリンクスは、最先端FPGAに搭載する高速シリアルトランシーバの動作を実演した。これまでに公開していたデモの構成から、最終的な製品の形態に近づけた構成で28Gビット/秒の高速データ伝送波形を披露した。

極めて高いプロセッシング性能を求めるアプリケーションでは、CPUにGPUやDSPなどのヘテロジニアスな計算資源を組み合わせてCPUの負荷をオフロードする並列コンピューティングの適用が進んでいる。Alteraは、オフロード用資源としてFPGAを選択肢に加える取り組みについて明らかにした。

ザイリンクスとケイデンス・デザイン・システムズは、拡張性を備えたZynq-7000 EPP向けバーチャルプラットフォームを共同開発し、ソフトウェア主導のアプローチを組み込みソフトウェア開発者に提供する。

単一のパッケージに複数のFPGAチップを納める独自技術を適用することで実現した最大規模品である。ロジック規模はASICゲート換算で2000万〜4000万ゲートに相当し、トランジスタ数は68億個に達する。出荷を開始したのはエンジニアリングサンプル品で、量産品の出荷は2012年第4四半期の予定だ。

交通や商業施設といった公衆環境の状況をHD画質のカメラで捉え、その映像をリアルタイムでコンピュータ解析するシステムの開発が進んでいる。そこでビデオ解析を担う半導体チップには、これまでDSPが主に使われてきた。Alteraは市場の拡大をにらみ、DSPの置き換えを狙うFPGAソリューションを発表した。

Tabulaは、プログラマブルロジック領域に実装する回路を動的に再構成し、時分割で書き換えることで実効的なロジック規模を拡張する「3PLD」を手掛ける新興ベンダーだ。動的再構成技術はこれまでさまざまな企業が提案したものの、一般的な普及には至っていない。3PLDはそうした過去のチップとは違うという。

28nm世代の最先端FPGAにアームのプロセッサコア「Cortex-A9 MPCore」をハードIPとして集積する。最大の競合であるザイリンクスも同様のFPGA派生製品を発表済みだ。アルテラは差異化点として、ハードウェア性能の高さや仮想プロトタイピング環境などを挙げる。

アルテラは、FPGAへの複素浮動小数点DSPアルゴリズムの実装を可能にするモデルベース浮動小数点デザインツールとして、FPGAを利用した新しい浮動小数点デジタル信号処理（DSP）デザインフローを発表した。

アルテラは、28Gbpsトランシーバを内蔵した28nm FPGA「Stratix V GT」の出荷開始を発表。通信システム、テスト機器、軍用通信システムなどのハイエンドアプリケーションにおいて、高スループット、高性能、低消費電力を実現するという。

スマートフォンへの搭載を想定して低消費電力化を優先した品種と、タブレットPCへの内蔵を狙って高速動作に重点を置いた品種をラインアップする。いずれも、65nm技術を適用する現行品に比べて、論理セルの集積規模が2倍に高まるという。

静岡県・浜松市に拠点を置くシステックは、中核事業の受託設計・製造においてPLD（FPGA）ソリューションに力を入れる。“柔らかい”デバイスであるFPGAの利点を生かす、設計から製造までの一貫対応に強みを持つ企業だ。

28nm技術で製造する次世代製品群「Xilinx 7シリーズ」で採用した低消費電力化技術を紹介するとともに、各種のアプリケーションを想定した消費電力シミュレーションのベンチマーク結果も公表した。最大のライバルであるAlteraの28nm世代品に比べて、消費電力を大幅に低く抑えられると主張する。

既に国内の代理店契約を結んでいる半導体技術商社のルネサスイーストンはデザインサービスや物流機能の提供に注力し、新たに開設した日本事務所がセールスとマーケティング、エンジニアリングの中心的な機能を受け持つ。

FPGA大手ベンダーは、数年ごとに半導体プロセスの微細化を進めることで、集積規模と性能を向上させ、コストを引き下げてきた。新世代の28nmプロセス適用品のサンプル出荷が始まった今、この世代がもたらす「非線形」な進化について聞いた。

日本ナショナルインスツルメンツは小野測器とイー・アイ・ソルと共同で「音響可視化・音源探査システム」を開発したことを発表した。同システムは、音源をリアルタイムに可視化する装置で、主に騒音源の発生位置を特定するために開発されたものだという。

ここ数年、FPGAの新興ベンダーが相次いで登場している。SiliconBlue TechnologiesとAchronix Semiconductor、Tabulaで、いずれも米国に本社を置くファブレス半導体ベンダーだ。ESEC2011では、これら新興ベンダーのうちTabulaが日本の展示会に初めて製品を出品した。

IntelはPLDの新興企業であるTabulaとの間で、Tabulaが設計したチップの製造を受託するファウンダリサービスの契約を結んだとみられる。Intelは2010年に、PLDの別の新興企業とも同様の契約を結んでいた。アナリストによれば、Intelはさらに、ファウンダリ事業の顧客としてAppleも狙っているという。

FPGA大手ベンダー各社が次なる成長の舞台としてASIC/ASSP市場に照準を合わせている。Alteraもその1社だ。しかし日本の大手エレクトロニクス機器メーカーは、その多くがASIC部門を社内に抱えていた歴史がある。半導体事業の分社化は進んだが、今なおたくさんのASIC/ASSPメーカーが国内に存在しており、機器メーカーと取引しているのが実情だ。そのため「日本はASIC文化がまだまだ根強い」と評されている。攻略の手だてを、日本法人で代表取締役社長を務める日隈 寛和氏に聞いた。

FPGAベンダーが光通信用IPの開発ベンダーを買収する動きが続いている。アルテラに続き、ザイリンクスも買収を発表した。

FPGA大手ベンダーのアルテラは、光インタフェースを搭載するFPGAを開発中だと発表した。ネットワークインフラの帯域幅の急拡大に備え、通信機器内の高速データ伝送を銅線を使った電気通信から光ファイバを利用する光通信に置き換えることを視野に入れる。

FPGA活用セミナー「TEDプログラマブル・ソリューション 2011」から、注目の新高速伝送規格「V-by-One HS」「USB 3.0」の技術セッションを紹介する。（編集部）

FPGA市場では、1980年代から現在に至るまで、最大手2社のアルテラとザイリンクスが製造プロセスの微細化で先頭をいくという構図が続いてきた。それがついに崩れる。インテルと組んだ新興ベンダーが、微細化で2強に先行する。その先にはどんな展望が広がるのか。半導体ファウンドリとして製造能力を提供するインテルの狙いは。当事者に聞いた。

次世代FPGAの姿がいよいよ鮮明に見え始めた。ハイエンドFPGAは、ネットワーク機器の高性能化に対応すべく、入出力帯域幅を大幅に広げる。そうした中、ハイエンド品に適用する製造プロセス技術の微細化競争で新たな動きがあった。微細化は、ハイエンド品の応用可能範囲に大きな影響を及ぼす要素だ。微細化が進むのはハイエンド品だけではない。異なる市場を狙う不揮発性FPGAでも、次世代品がその姿を次第に現し始めている。

テレビ開発で“差別化”できるザイリンクスのFPGAソリューション「コンシューマ ビデオ キット」とは？

28nmプロセス 次世代FPGAの技術構想を披露した米アルテラ。プロセス微細化のほかにも革新的な技術を適用し、FPGAの可能性を高める。

PLDベンダとして業界第2位、日本では首位のアルテラ。日本法人は早くから独自の戦略で日本を重要なマーケットに育ててきた。さらにデバイス4本柱が確立し、それを補完するソフトウェア製品も充実している。

組み込みボードベンダのアットマークテクノは、自由度の高いプラットフォーム製品でユーザーのもの作りを“早く安く簡単”にしようとしている。プロセッサ搭載FPGAとLinuxの組み合わせこそ最適解として、認知活動に力を入れる。

注目のキーデバイス「FPGA」に関するさまざまなテーマをお届けする本連載。最新技術動向／業界トレンドなどをウオッチしよう！

あなたは、人に「FPGA」を正しく説明できるだろうか？ いまや常識となりつつあるFPGAについて、あらためてその概念から仕組み、最新動向までを解説する。（編集部）

「どこから始めたらよいのか分からない」というFPGA開発入門者を対象に、低価格FPGAボードを使って実際に動かしながら分かりやすく解説する。

FPGAは用途が広く、構成を柔軟に設定できるため、設計者にとって魅力的なデバイスだろう。ただ、FPGAの内部構成や外部インターフェイスの設計手法が複雑なため、設計者は設計のトレーニングを積むことはもちろん、リファレンスデザインの評価や設計シミュレーション、検証といった作業に携わる必要がある。

1つの事例を紹介しよう。あるシステム設計者の電源に対する要求は、4個のFPGAで構成された負荷に、電源電圧1.5V、負荷電流40Aを供給することだった。供給電力は60Wに達する。

皆さんは本当にFPGAを使いこなせていますか？ 今回はコンパイル時間を早める“チューニング・テクニック”を紹介します。

複雑な回路でも間違いなく解析したい。そんな設計者のために、タイミング解析とSDCフォーマットによるタイミング制約の方法を伝授!!