AnDAPT为FPGA供电带来领先的完全可编程定制化PMIC

AnDAPT为FPGA供电带来领先的完全可编程定制化PMIC十年前，当我第一次开始为一家FPGA公司工作时，我惊讶地发现这些部件需要纷繁复杂的电源轨。我从来没有遇到过需要五到十个甚至更多电源轨的芯片。即使在过去的PMOS时代，芯片也只需要三个电源电压，而在幸运的最近几十年里，5伏的电源电压就足够了。不知何故，有人允许FPGA设计人员满足他们的过度电源要求。这种令人不快的特性并不是某个供应商的FPGA独有的。如今，除了最古老和最简单的FPGA之外，几乎所有的FPGA都是这样的。多年来，FPGA供应商一直与电源管理IC(PMIC)芯片制造商合作开发电源子系统参考设计，为他们的FPGA提供所有需要的电源轨。您可能已经注意到，FPGA供应商倾向于选择与其共享分销商的PMIC供应商，因此如果您更喜欢来自另外一个供应商的FPGA，并且大多数工程师都支持此FPGA，那么很有可能由于EDA工具锁定，您可能找不到基于首选PMIC供应商芯片的FPGA电源子系统参考设计。如果您使用来自多个供应商的FPGA，您可能无法使用相同的PMIC为不同品牌的FPGA供电，至少不能使用供应商的参考设计。

您可能需要设计自己的电源子系统或请您最喜欢的PMIC供应商为您设计一些东西。现在，还有另一种选择。它来自一家快速发展的可编程模拟半导体公司安普芯源(AnDAPT,这就是公司名称的大写方式）。AnDAPT由KapilShankar创立，他曾创立并担任FPGA供应商SiliconBlue的首席执行官。（Shankar显然喜欢大写怪异的公司名称。）LatticeSemiconductor最终收购了SiliconBlue，而Shankar的新企业AnDAPT专注于可编程模拟IC。AnDAPT的目标之一是为市场上主要FPGA供应商提供FPGA电源解决方案。AnDAPT的自适应多轨电源平台(AmP)PMIC是基于SRAM的可编程电源芯片，此架构是为FPGA提供纷繁复杂电源轨的门票。AmPPMIC在其可编程模拟结构中包含可编程电源开关和线性稳压器以及模拟比较器、放大器和功率FET。它们还在数字结构中包含一些可编程逻辑，其中包括更熟悉的LUT和RAM，用于制定决策和排序。如上所述，现代FPGA需要多个电源轨。其中一些电源轨必须提供高电流（数十安培），而另一些则需要相对较低的电流。高电流电源轨通常实现为开关电源，以提高效率，而低电流电源轨通常采用线性通路稳压器，以降低成本和简单性。因此，在为FPGA设计电源子系统时，需要处理多种电压和电源电流。例如，下面是AMD-XilinxZynqUltraScale+MPSoC所需的电源图，这是一种将FPGA与基于处理器的SoC相结合的SoC：如图所示，ZynqUltraScale+MPSoC需要10个独特的电源轨，显示为编号为1到10的时序。显然，为ZynqUltraScale+MPSoC等设备供电的相关复杂性超出了所需的电压和电流。电源轨必须在系统上电时以正确的顺序和正确的时序初始化，并且在电源关闭时也可能需要正确排序。违反电源轨排序和时序规范可能会损坏这类芯片。这意味着为这些类型的芯片设计电源子系统部分是模拟电路，部分是数字电路。公正地说，所有FPGA供应商都意识到他们已经将电源设计挑战置于想要使用FPGA的系统开发人员的膝上，并且他们与PMIC供应商合作开发了满足要求的固定电源子系统设计他们的可编程逻辑器件。根据AnDAPT的首席执行官BillMcLean的说法，FPGA供应商在为从5伏输入运行的电源子系统开发基于PMIC的解决方案方面做得非常好。然而，一些基于FPGA的系统设计使用12伏电源输入，而AnDAPT发现现有的基于PMIC的解决方案无法很好地满足这一需求。AnDAPT已决定要在这个12伏的输入市场上占有一席之地。为此，AnDAPT为来自AMD-Xilinx和Microchip的越来越多的可编程逻辑器件开发了固定电源子系统设计。例如，AnDAPT为ZynqUltraScale+MPSoC设计了一个使用AmP芯片的两芯片电源子系统设计，如下表所示：用于此电源子系统设计的两个AmPPMIC（在表的最后一列中标记为ARD_X_ZUM_C1_IC1和ARD_X_ZUM_C1_IC2）是相同的基本AmP器件，但它们的固件不同以生成不同的电源轨。PMIC配置发生在上电期间，就像其他基于SRAM的可编程逻辑器件一样。AmPPMIC通过SPI（串行外设接口）端口加载其配置，或者充当SPI主机并从串行EEPROM加载配置比特流，或者充电SPI从机接受来自外部控制器的配置比特流。上表没有显示的是，这些基于AmPPMIC的电源子系统设计还需要外部电感器、电容器和二极管。但是，您期望这是因为这些功率组件不容易集成到芯片中。使用其他供应商的大多数PMIC时，情况大致相同。AnDAPT的固定电源子系统设计及其设计工具为这些外部组件提供规范，作为工具生成的可下载设计文件包的一部分。为了开拓这个12伏输入的电源市场，AnDAPT已经为几个AMD-Xilinx和MicrochipFPGA开发了参考电源子系统设计。涵盖的AMD-XilinxFPGA包括ZynqUltraScale+MPSoC和RFSoC系列，以及最初的Zynq-7000SoC系列；KintexUltraScale+、UltraScale和Kintex-7FPGA系列；以及ArtixUltraScale+和Artix-7FPGA系列。AnDAPT还为MicrochipPolarFireFPGA开发了参考设计。您可以使用AnDAPT的基于Web的EDA工具修改这些电源子系统设计或从头开始创建自己的设计。这些工具采用简单的图形化拖放式用户界面，并且根据我在AnDAPT网站上观看的演示视频，您可以使用这些工具设计一个电源子系统，所需时间比吃午饭还短，并且不需要知道Verilog或VHDL。因此，如果您的设计需要多个从12伏输入的电源运行的精密电源子系统，并且您没有手边的解决方案，您可能想看看AnDAPT的AmP