Recursos de soluciones de energía FPGA
Consideraciones de consumo de energía de las soluciones energéticas al planificar diseños de sistemas, estimar y cumplir con los requisitos de energía a lo largo de todos los flujos de diseño.
FPGA Power Solutions proporciona recursos para dispositivos Agilex™ 7, Agilex™ 5, Stratix® 10, Arria® 10 y Cyclone® 10. Estos recursos le guiarán a través de las consideraciones de consumo de energía al planificar diseños de sistemas, estimar los requisitos de energía a lo largo de todo el flujo de diseño y cumplir con los requisitos de energía exigentes mediante convertidores. Los convertidores cuentan con inductores integrados para ofrecer una combinación líder en la industria de alta eficiencia, huella pequeña y bajo rendimiento de ruido.
Obtenga asistencia adicional para Agilex™ 7 Board Design Guided Journey, Agilex™ 5 FPGA Board Design Guided Journey, viajes guiados paso a paso para flujos de desarrollo estándar que muestran los recursos críticos clave y la documentación.
Para otros dispositivos, busque en las Colecciones de asistencia de dispositivos y productos.
Empezar
El diseño del sistema de alimentación se realiza en varias fases lógicas:
Elegir un árbol de energía
En esta fase, se elige una topología de árbol de energía en función de los requisitos del dispositivo. Es posible que aún no se conozcan los requisitos de la fuente de alimentación, pero los requisitos de voltaje de alimentación y conexión de varios dispositivos están disponibles en los Manuales de administración de energía y las Pautas de conexión de pin. Cualquier secuencia de la fuente de alimentación y el uso de SmartVID tendrán un impacto en la topología del árbol de energía.
Estimación de energía
En esta fase, la cantidad de energía eléctrica requerida por las diversas fuentes de alimentación de dispositivos se estima utilizando la herramienta Early Power Estimator (EPE) o FPGA Power and Thermal Calculator (PTC) y la herramienta Quartus® Prime Power Analyzer. A medida que el diseño evoluciona hacia la configuración final, la calidad y el tipo de información disponible mejoran y la estimación se vuelve más precisa.
La versión actual de FPGA PTC es compatible con dispositivos Agilex™ y Stratix® 10. Esta herramienta no es compatible con dispositivos antiguos como las familias Arria® 10 y Cyclone® 10; utilice el estimador de energía inicial correspondiente si está trabajando con esos dispositivos.
Optimización de energía
En esta fase, la configuración del dispositivo se puede optimizar para obtener un consumo mínimo de energía. Este paso puede involucrar el asistente de optimización de energía del software Quartus®, la función SmartVID (en algunos dispositivos), decisiones de enfriamiento del sistema y/o estrategias dinámicas de administración de cargas de trabajo. Esta fase puede ocurrir varias veces durante la evolución del diseño del sistema y del dispositivo.
Generación de energía
En esta fase, los módulos reguladores de voltaje (VRM) se seleccionan en función del árbol de potencia y las estimaciones de potencia eléctrica. La selección de VRM es fundamental para producir sistemas de energía de alta calidad con el mínimo número y costo de elementos de derivación.
Distribución de energía
En esta fase, se diseña la red de distribución de energía (PDN), que produce una lista del número, el valor y la calidad requeridos de los condensadores de derivación utilizando la herramienta PDN, el árbol de energía, los VRM, las estimaciones de energía eléctrica y las geometrías físicas de la placa.
Disipación de energía y consideraciones térmicas
En esta fase, las estimaciones de potencia térmica se utilizan para seleccionar las soluciones de refrigeración del dispositivo. El EPE o PTC ayuda con el enfriamiento de los diseños del sistema. Los efectos de la temperatura de unión en la generación de energía del dispositivo y la confiabilidad del dispositivo deben considerarse en esta fase.
1. Arquitectura de energía – El árbol de energía
Diseño del árbol de energía
2. Estimación y optimización
Guías del usuario y estimadores de potencia
Primeros estimadores de energía (EPE) y analizadores de energía
Calculadora
Capacitación y videos
- Entrenamiento en análisis de energía
- Fuente de alimentación, términos transitorios de ondulación y carga y forma correcta de medir la ondulación
- Exportación de parámetros de potencia Quartus® e importación en la herramienta EPE
Guía del usuario
Optimización de energía
Notas de aplicación
- AN 711: características de reducción de energía en Arria® 10 dispositivos
- AN 531: Reducción de energía con aceleradores de hardware
Vídeo
Preguntas más frecuentes
Recursos adicionales
Dispositivos Agilex™ 7
- Guía del usuario de administración de energía de Agilex™ 7
- Directrices de conexión de pines de la familia de dispositivos Agilex™ 7
- Hoja de datos del dispositivo Agilex™ 7
Dispositivos Agilex™ 5
- Guía del usuario de administración de energía de FPGAs y sistemas integrados en chip Agilex™ 5
- Directrices de conexión de pines de la familia de dispositivos Agilex™ 5
- Hoja de datos del dispositivo Agilex™ 5
Stratix® 10 dispositivos
- Guía del usuario de administración de energía Stratix® 10
- Directrices para la conexión de pines de la familia de 10 dispositivos Stratix®
- Stratix® 10 Hoja de datos del dispositivo
Arria® 10 dispositivos
- Arria® 10 Manual de E/S de propósito general y estructura básica
- Arria® directrices de conexión de pines de la familia de dispositivos GX, GT y SX
- Arria® 10 Hoja de datos del dispositivo
Cyclone® 10 dispositivos LP
3. Generación y distribución
Generación
- AN 583: Diseño de filtros de aislamiento de energía con perlas de ferrita para FPGAs
- AN 692: Consideraciones de secuenciación de energía para dispositivos Agilex™ 7, Agilex™ 5, Stratix® 10, Arria® 10 y Cyclone® 10 GX
- AN 742: diseños de referencia del controlador PMBus SmartVID
Distribución
- AN 574: metodología de diseño de la red de suministro de energía (PDN) de la placa de circuito impreso (PCB)
- AN 750: Uso de la herramienta PDN Altera para optimizar el diseño de la red de suministro de energía
- Guía del usuario de la herramienta de suministro de energía específica del dispositivo (PDN) 2.0
- Red de distribución de energía
Recursos adicionales
4. Disipación de energía y gestión térmica
General
Stratix® 10 dispositivos
5. Guías de usuario, listas de verificación, ejemplos de diseño y diseños de referencia
Guías del usuario
General
- Guía del usuario del estimador de potencia inicial
- Guía del usuario de la herramienta de suministro de energía específica del dispositivo (PDN) 2.0
Dispositivos Agilex™
- Guía del usuario de administración de energía de Agilex™ 7
- Guía del usuario de administración de energía de FPGAs y sistemas integrados en chip Agilex™ 5
- Guía del usuario de la calculadora térmica y de energía FPGA
Stratix® 10 dispositivos
- Guía del usuario de administración de energía Stratix® 10
- Guía del usuario de Early Power Estimator for Stratix® 10 FPGAs
Arria® 10 dispositivos
Dispositivos Cyclone® 10 GX
Cyclone® 10 dispositivos LP
MAX® 10 dispositivos
Listas
- Lista de verificación de depuración de SmartVID para FPGAs
- Lista de verificación de depuración del estimador de energía inicial (EPE) y de la calculadora térmica y de potencia (PTC)
Ejemplos de diseño y diseños de referencia
6. Cursos y videos de capacitación
FPGA Capacitación técnica
Tema |
Descripción |
|---|---|
Esta es la primera parte de un curso de capacitación de dos partes. Este curso de entrenamiento le brindará el conocimiento y las herramientas que necesita para realizar estimaciones de uso de energía altamente precisas utilizando el software Quartus® Prime. En esta primera parte, aprenderá cómo realizar una estimación temprana de energía incluso antes de haber comenzado a crear un diseño. También aprenderá a configurar y utilizar Power Analyzer para generar informes detallados sobre el uso de energía estática y dinámica en cualquier etapa del flujo de diseño de FPGA. |
|
Esta es la segunda parte de un curso de capacitación de dos partes. Esta capacitación le brindará el conocimiento y las herramientas que necesita para realizar estimaciones de uso de energía altamente precisas utilizando el software Quartus® Prime. En esta segunda parte, ahora que sabe cómo realizar un análisis de energía, verá cómo usar esta información para optimizar un diseño para minimizar la energía mediante opciones de compilación impulsadas por energía y siguiendo pautas de diseño de bajo consumo de energía. |
|
La administración térmica es un aspecto importante de la implementación de los dispositivos de alta velocidad actuales. Cuanta más potencia se ponga en un dispositivo, más calor se debe eliminar. La mayoría de los dispositivos FPGA consisten en una sola matriz de silicio monolítica, lo que hace que el proceso de diseño de una solución de refrigeración se centre en esa matriz única. Sin embargo, Stratix® 10 dispositivos FPGA consisten en un chip de núcleo y múltiples chips de transceptor, cada uno de los cuales afecta el perfil térmico general de todo el dispositivo. En esta capacitación, aprenderá sobre los factores térmicos involucrados con un dispositivo de matriz múltiple y cómo el nuevo Stratix® 10 Early Power Estimator (EPE) facilita el cálculo de estos factores según su diseño y el uso del canal del transceptor. Utilice estos factores calculados para tomar decisiones sobre su solución de diseño FPGA y refrigeración. |
FPGA Videos rápidos
Tema |
Descripción |
|---|---|
Este breve video explica la nomenclatura de desviación de la fuente de alimentación FPGA y cómo mantenerse dentro del presupuesto de precisión de energía estática y dinámica. |
|
Exportación de parámetros de potencia de Quartus® e importación en la herramienta EPE |
Este breve video presenta la herramienta Early Power Estimator (EPE) y cómo exportar fácilmente su diseño desde el software Quartus®. |
7. Depuración
Buscar artículos FPGA Knowledge Base
Para otros dispositivos, busque en los siguientes enlaces: Documentación, Catálogo de capacitación técnica, Videos rápidos, Ejemplos de diseño y Base de conocimientos.
El contenido de esta página es una combinación de la traducción humana y automática del contenido original en inglés. Este contenido se ofrece únicamente para su comodidad como información general y no debe considerarse completa o precisa. Si hay alguna contradicción entre la versión en inglés de esta página y la traducción, prevalecerá la versión en inglés. Consulte la versión en inglés de esta página.