Die SmartFusion2 SoC-FPGAs der nächsten Generation von Microsemi erfüllen die kritischen Anforderungen an Sicherheit, Zuverlässigkeit und geringen Stromverbrauch in geschäftskritischen Anwendungen in Industrie, Verteidigung, Luftfahrt, Kommunikation und Medizin. SmartFusion2 integriert eine inhärent zuverlässige, Flash-basierte FPGA-Architektur, einen 166-MHz-ARM®-Cortex™-M3-Prozessor, fortschrittliche Sicherheitsbeschleuniger, DSP-Blöcke, SRAM, eNVM und die von der Industrie geforderten Hochleistungs-Kommunikationsschnittstellen – alles auf einem einzigen Chip.
SmartFusion2: Design- und Datensicherheit.
Jüngste Angriffe auf Systeme in Industrie, Verteidigung, Luftfahrt, Kommunikation und Medizin haben die Notwendigkeit unterstrichen, elektronische Systeme vor Manipulation und Missbrauch zu schützen. SmartFusion2 bietet revolutionäre Sicherheitsfunktionen, die den Schutz vertraulicher und wertvoller Designs vor Manipulation, Klonen, Over-Engineering, Reverse Engineering und Fälschung durch ein hochmodernes Schutzkonzept auf Basis nichtflüchtiger Flash-Technologie vereinfachen.
SmartFusion2 bietet modernste Design- und Datensicherheitsfunktionen, angefangen bei einem robusten Gerät mit Root of Trust und großem Schlüsselspeicher. Es nutzt die branchenführenden, rein physikalischen, nicht klonbaren Funktionsregenerations- und Rekrutierungsfunktionen (PUF) eines FPGA-SoC. SmartFusion2 ist zudem der einzige FPGA-SoC, der mit der Wallet-Technologie von Cryptographic Research Incorporated (CRI) vor DPA-Angriffen (Differential Energy Analysis) geschützt ist. Anwender können die integrierten kryptografischen Verarbeitungsbeschleuniger erweitern, darunter: AES-256 Advanced Encryption Standard (AES), SHA-256 Secure Hash Algorithm (SHA), 384-Bit Elliptic Curve Cryptographic Seeker (ECC) und Non-Deterministic Random Bit Generator (NRBG).
SmartFusion2: Höchste Zuverlässigkeit.
Die programmierbaren Logiklösungen von Microsemi werden aufgrund ihrer hohen Zuverlässigkeit und Immunität gegen Single Event Upsets (SEUs), die Binärbits zur Zustandsänderung und Datenbeschädigung nutzen und so Hardwarefehlfunktionen verursachen können, häufig in der Verteidigungs- und Luftfahrtindustrie eingesetzt. Auch in industriellen und medizinischen Anwendungen steigt der Bedarf an SEU-Schutz.
SmartFusion2-Bausteine erfüllen zahlreiche Industriestandards, darunter IEC 61508, DO254 und DO178B, und bieten eine Ausfallsicherheit (Zero-Time Failure, FIT) gegenüber Systemausfällen (SEU). Ein weiterer Vorteil: Die SmartFusion2-Flash-FPGA-Architektur benötigt keine externe Konfiguration und bietet dadurch ein erhöhtes Maß an Sicherheit, da die FPGA-SoCs ihre Konfiguration auch nach dem Trennen der Stromversorgung beibehalten und somit sofort einsatzbereit sind.
SmartFusion2 ist der einzige FPGA-SoC, der alle seine integrierten SRAM-SoC-Speicher vor SEU-Fehlern schützt. Dies wird durch den Einsatz von SECDED (Single Error Correction, Double Error Detection) für die integrierten Speicher erreicht, wie beispielsweise den Cortex-M3-Single-Task-Speicher, Ethernet-, CAN- und USB-Puffer. Für die DDR-Speichercontroller ist diese Funktion optional.
Diese Produkteigenschaften sowie die Flash-basierte Gerätearchitektur machen SmartFusion2 zur idealen Lösung für die anspruchsvollsten Anwendungen, wie beispielsweise die Luftfahrt, die Schutz vor schädlichen SEU-Gehäusen benötigt.
SmartFusion2: Minimaler Stromverbrauch.
SmartFusion2 SoC-FPGAs bieten Entwicklern einen 100-mal geringeren Standby-Stromverbrauch im Vergleich zu gleichwertigen SRAM-basierten FPGAs – ohne Leistungseinbußen. Der Flash*Freeze-Standby-Modus lässt sich mit einem einzigen Befehl aktivieren. In diesem Modus bleiben alle SRAM-Register und -Zustände erhalten, der I/O-Zustand kann gesetzt werden und das Mikroprozessor-Subsystem (MSS) ist betriebsbereit. Gleichzeitig bleiben der Niederfrequenztakt und die mit den MSS-Peripheriegeräten verbundenen I/Os aktiv. Das Gerät kann innerhalb von ca. 100 Mikrosekunden in den Flash*Freeze-Modus wechseln und ihn wieder verlassen. Dies ist ideal für Anwendungen mit geringem Tastverhältnis, bei denen kurze Aktivitätsspitzen erforderlich sind, wie z. B. bei Funkgeräten für die Verteidigung, wo Größe, Gewicht und Stromverbrauch entscheidend sind.
SmartFusion2: Technische Informationen.
Die Flash-basierten FPGA-SoCs von Microsemi setzen neue Maßstäbe in Sachen Stromverbrauch: Nur 10 Milliwatt (mW) statischer Stromverbrauch pro 50K LUT (Look-up-Table)-Baustein, inklusive Prozessor, ohne Leistungseinbußen. Im Flash*Freeze-Standby-Modus sinkt der Stromverbrauch sogar auf bis zu 1 mW. Das ist etwa 100-mal weniger Stromverbrauch im Standby-Modus als bei anderen FPGA-SoCs oder FPGAs.
SmartFusion2-Bausteine sind mit verschiedenen Dichtestufen von 5.000 bis 120.000 LUTs sowie integriertem Speicher und mehreren akkumulierten Blöcken für die digitale Signalverarbeitung (DSP) erhältlich. Zu den Schnittstellen mit hoher Bandbreite gehören PCI Express (PCIe) mit flexiblem 5G SERDES sowie Speichercontroller mit hoher DDR2/DDR3-Datenrate. Der Baustein verfügt außerdem über ein Mikroprozessor-Subsystem (MSS) mit einem 166-MHz-ARM-Cortex-M3-Prozessor, 64 KB eSRAM und 512 KB eNVM auf dem Chip, um die Systemkosten zu minimieren. Das MSS ist mit einer integrierten Signalmakrozelle (ETM), einem 8-KB-Befehlscache und Peripheriegeräten wie CAN, Gigabit-Ethernet und USB 2.0 ausgestattet. Optionale Sicherheitsbeschleuniger können für Datensicherheitsanwendungen eingesetzt werden.
Design mit SmartFusion2:
Systementwickler können das neue, benutzerfreundliche Software-Toolset Libero® SoC für die Entwicklung von SmartFusion2-Geräten nutzen. Libero SoC integriert die branchenführende Synthese-, Debugging- und DSP-Unterstützung von Synopsys sowie die Mentor Graphics-Simulation mit Leistungs- und Timinganalyse und einem intuitiven Design-Workflow. Die Firmware-Entwicklung ist vollständig in Libero SoC integriert und bietet Kompilierung und Debugging über GNU, IAR und Keil. Alle Gerätetreiber und die Initialisierung der Peripheriegeräte werden in den System Builder-Auswahlen automatisch generiert. Der ARM Cortex-M3-Prozessor unterstützt die Betriebssysteme Embedded Linux von EmCraft Systems, FreeRTOS, SAFERTOS und uc/OS-III von Micrium.
