Netzbetreiber stehen unter zunehmendem Druck, ihre Investitionsaufwendungen (CAPEX/OPEX) erheblich zu reduzieren und müssen zugleich immer mehr Leistung bieten, um Consumer-Applikationen wie 4K-Video und allgegenwärtige Cloud-Konnektivität zu unterstützen. Damit Schaltungsarchitekten heutige Marktanforderungen erfüllen können, ist eine neu definierte Kategorie von FPGAs mit mittlerer Dichte (Mid-Range-FPGAs) erforderlich – eine Familie, die für bestimmte Zwecke entwickelt wurde und speziell darauf ausgelegt ist, Kosten zu senken, nur wenig Leistung aufzunehmen und Ethernet-Konnektivität für eine Vielzahl von Kommunikationsanwendungen zu bieten.

Die Marktgegebenheiten stellen Hersteller, die Ethernet-basiertes Kommunikationsequipment entwickeln, vor große Herausforderungen. Attraktiv für Ethernet-Anwendungen sind weiterhin Line-Geschwindigkeiten von 1 bis 10 Gbit/s. Zahllose Access Points und Gateways sind so entwickelt, dass sie am Netzwerkrand zusätzliche Rechenfähigkeiten bereitstellen.

Um diese Lösungen zu geringeren Kosten anzubieten, ist eine Systembetrachtung der Applikation notwendig. Senken lassen sich die Kosten mit Lower-Power-Lösungen, die ohne Lüfter oder Kühlkörper auskommen. Statt ein dediziertes Bridging-Produkt zu entwickeln, könnte diese Funktionalität in einen SFP-Formfaktor implementiert werden, wodurch sich die Leiterplattenabmessungen sowie der Formfaktor insgesamt reduzieren. Diese Lösungen verlangen die entsprechende Ethernet-Konnektivität mit niedrigerer Leistungsaufnahme in einem kostenoptimierten Small-Form-Faktor-Gehäuse. Systemarchitekten haben jetzt Lösungen, mit denen sie leistungseffizientere Ethernet-Schnittstellen in kleineren Formfaktoren entwickeln können – alles bereitgestellt in einem kostenoptimierten, flexiblen FPGA.

Ethernet-Lösungen mit kleinem Formfaktor

Eck-Daten

Die treibenden Faktoren bei Ethernet-basierten Kommunikationsapplikationen setzen voraus, dass Ingenieure neue Lösungen suchen. FPGAs mit mittleren Dichten sind jetzt verfügbar, um 1- und 10-Gbit/s-Ethernet-Applikationen optimal zu adressieren. Ob es sich um Access Points, SFPs, Gateways, Router oder andere Geräte handelt, müssen Entwickler nicht mehr länger Kosten und Leistungseffizienz opfern, um die notwendigen Anforderungen zu erfüllen. Polarfire-FPGAs mit mittlerer Dichte bieten geringe Leistungsaufnahme, kleine Formfaktoren und optimierte Ethernet-Schnittstellen, um die neuesten Forderungen des Ethernet-Kommunikationsmarktes zu erfüllen.

Die Forderung nach niedrigeren Investitionsausgaben (CAPEX/OPEX) veranlasst Entwickler, Kommunikationsprodukte in wesentlich kleinere Räume zu packen, wobei FPGAs in Ethernet-Applikationen oft Schlüsselkomponenten sind. Heute gibt es optimierte Mid-Range-FPGAs, die adäquate Schnittstellen-Performance mit der niedrigsten Leistungsaufnahme und den kleinstmöglichen Abmessungen kombinieren. Viele Low-Density-FPGAs befinden sich zwar in kleinen Gehäusen, weisen aber keine Schnittstellen mit entsprechend hoher Leistungsfähigkeit wie beispielsweise 10-Gbit/s-Transceiver auf.

Die meisten Mid-Range-Architekturen gibt es nicht in kleinen Gehäusen und sie verbrauchen beachtlich viel Energie. In physikalisch kleine Gehäuse sind Leistungsmerkmale und Funktionen wie 10-Gbit/s-Transceiver, reichlich Embedded Memory, mehrere 3,3-V-I/Os und Schnittstellen für aktuelle Memory-Standards unterzubringen. Die Verfügbarkeit von FPGAs, die diese Eigenschaften mit einer leistungsoptimierten Architektur für Mid-Range-Dichten aufweisen, ist eine wesentliche Grundlage zur Entwicklung der kommenden Lösungen mit kleiner Grundfläche.

 

Viel Funktionalität oder kleine Abmessungen – gerade bei Geräten, die viele Schnittstellen brauchen ist dies eine schwer lösbare Design-Frage. Wie sie sich trotzdem lösen lässt, erfahren Sie auf der nächsten Seite.

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