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Zwei Ansätze zur schnellen Entwicklung von kundenspezifischen FPGA-Lösungen

Wie BittWare das Risiko über den gesamten Lebenszyklus der kundenspezifischen Lösung reduziert

Übersicht

Während FPGAs im Rechenzentrum standardmäßige PCIe-Formfaktor-Karten verwenden, bauen viele Kunden Lösungen, die kundenspezifische Lösungen für Racks vor Ort oder Edge-Implementierungen erfordern. Unter kundenspezifisch verstehen wir alles, von Formfaktor-Varianten bis hin zu Funktionsoptimierungen: ungewöhnliche I/O-Anschlüsse bis hin zu extrem komplexen Multi-PCB-Lösungen mit Hochgeschwindigkeitsverbindungen.

Oft wird angenommen, dass die Entwicklung solcher kundenspezifischer Lösungen am besten mit einem internen Team durchgeführt werden kann. Wir können Ihnen beweisen, dass es risikoärmer ist, die einzigartigen Design-, Fertigungs- und Produktlebenszyklus-Fähigkeiten von BittWare und Molex zu nutzen. Zwei Ansätze, die beide die Produkte der Unternehmensklasse von BittWare nutzen, bringen Sie schneller auf den Markt.

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Ansatz 2: Verwendung angepasster Varianten

Die Wahl eines Partners: Worauf Sie achten sollten

Ansatz 1: Verwendung von Erweiterungskarten zur Anpassung von Standardprodukten

Gehen Sie nicht immer davon aus, dass Sie eine vollständige kundenspezifische Karte benötigen. Wir haben viele Beispiele, bei denen sich der Bau einer Zusatzkarte als weitaus bessere Option erwiesen hat, da die Karte schnell und mit geringerem Risiko entworfen werden kann, da es sich um ein einfacheres Design handelt.

Ab 95% auch für die Software!

Unserer Erfahrung nach können etwa 95 % einer kundenspezifischen Lösung aus der Wiederverwendung einer Basisplatine und der zugehörigen IP bestehen und 5 % aus einer kundenspezifischen Zusatzkarte.

Es ist wichtig zu bedenken, dass die heutigen Hochgeschwindigkeitsschnittstellen zu Speicher und anderen E/A umfangreiche elektrische, mechanische und sogar thermische Überlegungen erfordern. Durch den Einsatz einer Erweiterungskarte umgehen Sie diese Anforderungen, indem Sie eine BittWare-Lösung der Unternehmensklasse verwenden.

Dies gilt nicht nur für die Hardware, denn BittWare-Karten verfügen über umfangreiche Software-Tools wie Treiber, Bibliotheken, Module und Dienstprogramme. Viele unserer Karten enthalten auch einen Baseboard Management Controller (BMC) für die Hardwaresteuerung, Überwachung und den Zugriff auf die Low-Level-Funktionen. Wir verfügen auch über eine wachsende Bibliothek von IP von BittWare und Partnern , wie z. B. unser Data Capture-Referenzdesign oder die SmartNIC-Shell.

Sie erhalten auch die Vorteile der Vorlaufzeit und des Lagerbestands einer Basisplatine bei höheren Stückzahlen für die Basiskarte oder das Modul.

Viele Beispiele: Unser XUP-P3R mit exklusiver SEP-Erweiterung

Unten sehen Sie einige Beispiele von unserem XUP-P3R, der über einen SEP-Anschluss (Serial Expansion Port) verfügt. Die meisten Karten werden mit einem Flexkabel angeschlossen, aber wir können auch eine direkte Verbindung herstellen, wie z. B. bei der O-RAN-Karte von Keysight, bei der sich die Lösung auf einen Steckplatz mit doppelter Breite beschränkt.

Wir haben weitere E/A-Erweiterungsstecker wie OCuLink und MCIO (mit Unterstützung für Gen5 PCIe). Setzen Sie sich mit uns in Verbindung, um die richtige Lösung für Ihr Projekt zu finden!

Erweiterungskarten

Benutzerdefinierte E/A schnell erhalten

Viele unserer großen FPGA-Karten verfügen über Erweiterungsanschlüsse mit Hochgeschwindigkeits-Transceivern und Allzweck-E/A (GPIO), die für kundenspezifische Add-on-Karten konzipiert sind. BittWare verfügt über umfangreiche Erfahrung in der Herstellung einer Vielzahl dieser Karten, wie Sie in diesen Beispielen sehen können.

8x 12G-SDI-Video

Diese Zusatzkarte hat mehrere SFP-Käfige, die elektrisch für SDI SFP-Videomodule ausgelegt sind. Dadurch konnte der Kunde schnell eine Proof-of-Concept-Appliance für die Videoerfassung auf dem großen VU9P-FPGA aufbauen.

Zusätzliche PCIe x16 Schnittstelle

Viele FPGAs verfügen über mehr PCIe-Konnektivität als mit den Edge-Fingern der Hauptkarte möglich ist. In diesem Fall bringt ein zusätzlicher Steckplatz eine zweite PCIe Gen3 x16-Schnittstelle.

Zusätzlich 4x QSFP28

Für einige Kunden ist das Hinzufügen proprietärer Schnittstellen eine kritische Designkomponente. Wir haben die Tochterkarte so konzipiert, dass der Kunde schnell mit acht QSFP28 pro FPGA auf den Markt kommen kann.

Trigger-Modul

Erweiterungskarte für 1U 5G Test Equipment

Für Keysight haben wir ein kleines Tochterkarten-Triggermodul entwickelt, das direkt an den SEP-Anschluss der XUP-P3R-Karte angeschlossen wird. Dadurch passt die Karte in einen 1U TeraBox 1000S Server, perfekt für die O-RAN 5G Kunden von Keysight.

Die Karte und das Modul werden in einer TeraBox 1000S eingesetzt.

Ansatz 2: Anpassung von Standardprodukten

Wenn eine Tochterkarte nicht ausreicht, empfehlen wir eine umfangreichere Anpassung eines vorhandenen Produkts. Wie bei der Verwendung einer Erweiterungskarte gibt es ein Element der Wiederverwendung von bestehenden BittWare-Produkten der Unternehmensklasse, das Zeit spart.

Der Hauptvorteil für vollständig kundenspezifische Produkte mit BittWare ist unsere umfassende Erfahrung mit anspruchsvollen Projekten. Unsere Mitarbeiter sind in der Lage, eng mit Ihrem Team zusammenzuarbeiten, und zwar nicht nur als Designwerkstatt, sondern als Full-Service-Anbieter, der die frühe Designvalidierung bis hin zur Serienproduktion unter Nutzung der umfangreichen Ressourcen von Molex umfasst.

 

 

Komplexes Design erforderlich? Kein Problem für uns!

Unsere Designteams haben Erfahrung mit komplexen Projekten wie dem 250-HMS, das ein enges Gehäuse (PCIe mit einfacher Breite) mit 5 FPGAs und mehreren PCBs einschließlich zweier M.2-Speichersticks erforderte.

Verlassen Sie sich auf BittWare, wenn es darum geht, die komplexen elektrischen, mechanischen und thermischen Herausforderungen zu meistern, die Projekte wie diese erfordern.

Das CAD-Explosionsdiagramm zeigt die verschiedenen Komponenten, die alle speziell entwickelt wurden und in der Endmontage zusammengefügt werden.

Fallstudie: Wissenschaftliche Bildgebung

Ein führendes wissenschaftliches Bildgebungsunternehmen konnte durch die Zusammenarbeit mit BittWare bei einer vollständig angepassten Karte das neueste Silizium nutzen und es an seine Bedürfnisse für zwei Produktgenerationen anpassen.

BittWare hat mit diesem Kunden an zwei Generationen von FPGA-Beschleunigerkarten für die Bildsensorverarbeitung gearbeitet.

Bei der ersten wurde der kundenspezifische A10PED verwendet. Die Hauptanforderungen waren zwei Intel Arria 10 GX FPGAs sowie ein Hochgeschwindigkeitsspeicher namens Hybrid Memory Cube (HMC). Für die E/A wurden keine QSFPs, sondern integrierte optische Empfänger verwendet.

Lösung der nächsten Generation mit Intel Stratix 10 MX

Nach dem Erfolg der A10PED wurde BittWare erneut für eine maßgeschneiderte Karte ausgewählt. In diesem Fall war die Basiskarte die 520N-MX mit HBM2-Speicher.

BittWare war in der Lage, die E/A schnell an die optischen Anforderungen des Kunden anzupassen, während sich das Team auf die bewährte Qualität unserer Standardprodukte verlassen konnte.

Was ist mit Nicht-PCIe-Formfaktoren?

Wir stellen fest, dass die meisten Kunden das Risiko erheblich reduzieren können, wenn sie mit uns zusammenarbeiten, um ein Standard-PCIe-Produkt anzupassen. Es gibt jedoch Situationen, in denen eine vollständig kundenspezifische Karte oder ein Modul ohne vorheriges Design die beste Option ist.

Das gezeigte Beispiel ist das 250-M2D, ein M.2-Formfaktor-Modul, das wir für Myrtle.ai entwickelt haben. Dieses Modul passt in den High-Density-Yosemite-Server (sechs Module werden als Teil des kompletten Servers gezeigt).

Die Wahl eines Partners: Worauf Sie achten sollten

Programmmanager spielen in der Regel eine entscheidende Rolle bei der Definition des idealen Prozesses für die Zusammenarbeit und koordinieren die Abteilungsleiter für Hardware, Software und Firmware, um ein Produkt auf den Markt zu bringen. Ihr Ziel ist die Zusammenarbeit, Verantwortlichkeit und Transparenz durch eine Partnerschaft, die im Wesentlichen wie ein effizientes Einzelteam funktioniert. Fünf wichtige Schritte sind für ihren Erfolg entscheidend:

Erfassen Sie die technischen, kommerziellen und programmatischen Anforderungen für das Projekt in einer interaktiven Umgebung.

In diesem Umfeld stellt das praktische Fachwissen des Design- und Fertigungspartners die ursprüngliche Anfrage des Kunden oft in Frage. Achten Sie auf einen beratenden Ansatz, der Einblicke und Empfehlungen bietet, die Kosten, Komplexität und Zeitrahmen reduzieren und gleichzeitig das Ziel des Designs erreichen. Flexible Engagement-Modelle berücksichtigen langfristige Produktionsziele, z. B. einmalige Entwicklungskosten (NRE) plus eine Mindestmenge oder rabattierte NRE auf der Grundlage eines höheren Volumens.

Untersuchen Sie die Durchführbarkeit des Entwurfs, um das Risikoniveau zu verstehen, einschließlich einer genaueren Betrachtung der Faktoren, die die größten Risiken für das Projekt darstellen, wie z. B. die Signalintegrität oder die mechanische Wärmeleistung.

Investieren Sie in papierbasierte Übungen und physikalische Labortests, um das Risiko zu minimieren und die Machbarkeit des Designs zu überprüfen.
FPGA-basiertes Produktdesign umfasst Systemarchitektur, Hardwaredesign einschließlich fortschrittlicher PCB-Materialien und Signalintegrität, Softwaredesign, Anwendungssoftware mit eingebetteten Prozessoren und GUI-Design sowie mechanisches Design, Wärmeanalyse und mehr.

Der Rückgriff auf eine einzige multidisziplinäre Gruppe von Ingenieuren, Programmierern, Technikern und Fertigungsexperten rationalisiert die Entwicklung und ermöglicht es den Kunden, sich weiterhin auf ihre eigenen Kernkompetenzen zu konzentrieren.

Investieren Sie in das Fertigungs-Know-how für Ihr Produktions-Pilotprojekt.

Die Tests und Qualifizierungen in dieser Phase sind entscheidend für eine erfolgreiche Serienproduktion, denn sie identifizieren und isolieren Designprobleme, die bei Simulationen und Prototypentests im Labor möglicherweise unentdeckt bleiben. In dieser Phase muss auch der Fertigungsprozess selbst einer strengen Prüfung unterzogen werden. Globale Kapazitäten sind ebenfalls von Vorteil, da dieselben oder ähnliche Zeitzonen die Interaktion zwischen den Partnern verbessern.

Mit validierten Qualitäts- und Herstellungsprozessen kann die Partnerschaft sicher und effizient zur Großserienproduktion und zum Lebenszyklusmanagement übergehen.

Dies erstreckt sich auf das langfristige Lebenszyklusmanagement von der Produktentwicklung über die Konstruktion und Fertigung bis hin zum Service und zur Entsorgung der hergestellten Produkte. Im Idealfall erleichtern die Entwicklungs- und Fertigungspartner die Qualitätskontrolle, die Wiederholbarkeit und die End-to-End-Kostenkontrolle im Namen des Kunden. Wenn die Serienproduktion anläuft, kann dies auch die Zusammenarbeit mit Produktintegratoren und den Lieferketten der Kunden umfassen, um den Vertrieb an die Endkunden, Supportanfragen und Produktrücksendungen effizient abzuwickeln. Kunden ohne internationale Größe und Logistik können diese Prozesse rationalisieren, indem sie sich einen Partner suchen, der auf der Approved Vendor List (AVL) der weltweit führenden Unternehmen steht.

Abschließende Überlegungen: Produktiv sein statt transaktional

Eines der FPGA-basierten Standardprodukte von BittWare kann zu 95 % für ein neues Systemdesign geeignet sein und muss nur noch geringfügig angepasst werden, um die letzten 5 % an Funktionen zu erhalten, die es perfekt machen. Anpassungen an die E/A lassen sich oft leicht bewerkstelligen. Mit BittWare gibt es eine große Basis von Standardprodukten mit FPGAs von Achronix, Intel und Xilinx.

Die Zusammenarbeit mit einem Full-Service-Anbieter, der Design, Fertigung und Support übernehmen kann, ermöglicht eine bessere Zusammenarbeit und gibt dem Kunden die Freiheit, seine Ressourcen auf seine Kernkompetenzen zu konzentrieren. BittWare ist auf der Suche nach Kunden, die von der Entwicklung bis zur Serienfertigung alles benötigen, und nutzt die Stärke von Molex als Partner für eine größere Vielfalt von Erfüllungsstrategien.

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