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Achronix eFPGAカスタムブロック:超高速データシステムを実現

10年以上にわたり、Achronixの進化を追いかけてきました。非同期FPGAファブリックのパイオニアから、現在では2 GHz同期デバイスに匹敵する性能を、遥かに幅広いアプリケーション向けに提供する最先端組み込みソリューションへと発展しました。

2013年、Achronixは高性能・高密度のスタンドアロンFPGAであるSpeedsterファミリを発表し、特殊ワークロードをターゲットとしました。3年後、Speedcoreポートフォリオが拡充され、システムオンチップ(SoC)に直接統合可能な高性能組み込みFPGA(eFPGA)であるSpeedcoreが加わりました。この統合により、プロセッサと組み合わせたスタンドアロンFPGAと比較して、優れた性能を大幅な消費電力削減で実現しています。

Achronix eFPGAカスタムブロック:超高速データシステムを実現
(出典: Achronix)

Speedcoreは、ロジック、DSP、BRAM、LRAMといった事前定義ブロックのライブラリを提供し、それらを列(カラム)として構成します。開発者はファブリックの高さ(列あたりのブロック数)、幅(列数)、ミックス(ブロックタイプの分布)をカスタマイズできます。この柔軟性により、設計者は特定ワークロードに必要なロジック、DSP、メモリの最適な組み合わせにシリコンを合わせ込めます。

Achronix eFPGAカスタムブロック:超高速データシステムを実現
Speedcoreブロック(出典: Achronix)

ソフトウェアエンジニアがコードをプロファイリングしてボトルネックを特定するのと同様に、Achronixはハードウェア設計者が繰り返し現れる性能または面積制約を特定し、それらをハードウェア化する仕組みを提供します。その結果、ネイティブブロックと同様にSpeedcoreファブリックへ統合できるカスタムブロックが得られます。

Achronix eFPGAカスタムブロック:超高速データシステムを実現
開発者はSpeedcoreファブリックの「ミックス」を指定可能(出典: Achronix)

この能力の好例は、リアルタイム検出システムで用いられるYOLO(You Only Look Once)物体認識カーネルです。行列乗算ルーチンをSpeedcoreカスタムブロックにハードウェア化することで、Achronixはピーク性能を維持しつつ大幅なダイサイズ削減を達成しました。

Achronix eFPGAカスタムブロック:超高速データシステムを実現
AI畳み込みネットワークのダイサイズ削減(出典: Achronix)

Achronix ACE設計スイートは、設計取り込みからビットストリーム生成、システムデバッグまで、カスタムブロックワークフロー全体を完全サポートしています。ACEの各カスタムブロック用GUIは設定ルールを強制し、タイミングエンジンは全構成が厳格な性能目標を満たすことを保証します。組み込みロジックアナライザSnapShotにより、設計者は複雑なトリガーを設定し、Speedcoreデバイス内のランタイム信号を観測できます。

Speedster、Speedcore、Speedcoreカスタムブロックの詳細については、Achronixウェブサイトをご覧ください。

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