Ressourcen für FPGA Energielösungen

Überlegungen zum Energieverbrauch von Energielösungen bei der Planung von Systemdesigns, der Schätzung und Erfüllung des Energiebedarfs während des gesamten Designflows.

Die FPGA Power Solutions bieten Ressourcen für Agilex™ 7, Agilex™ 5, Stratix® 10, Arria® 10 und Cyclone® 10 Geräte. Diese Ressourcen führen Sie durch Überlegungen zum Energieverbrauch bei der Planung von Systemdesigns, der Schätzung des Leistungsbedarfs im gesamten Design-Flow und der Erfüllung anspruchsvoller Energieanforderungen mithilfe von Umrichtern. Die Wandler verfügen über integrierte Induktivitäten, die eine branchenführende Kombination aus hoher Effizienz, geringem Platzbedarf und geringem Rauschen bieten.

Erhalten Sie zusätzliche Unterstützung für Agilex™ 7 Board Design Guided Journey, Agilex™ 5 FPGA Board Design Guided Journey, Schritt-für-Schritt-Anleitungen für Standard-Entwicklungsabläufe, die die wichtigsten kritischen Ressourcen und Dokumentation anzeigen.

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Erste Schritte

Das Design des Stromversorgungssystems erfolgt in mehreren logischen Phasen:

Auswahl eines Power Tree

In dieser Phase wird eine Leistungsbaumtopologie basierend auf den Anforderungen des Geräts ausgewählt. Die Anforderungen an das Netzteil sind möglicherweise noch nicht bekannt, aber die Versorgungsspannung und die Verbindungsanforderungen verschiedener Geräte sind in den Richtlinien für die Energieverwaltung und den Stiftanschluss verfügbar. Die erforderliche Reihenfolge der Stromversorgung und die SmartVID-Nutzung wirken sich auf die Topologie des Energiebaums aus.

Leistungsabschätzung

In dieser Phase wird die Menge an elektrischer Leistung, die von den verschiedenen Gerätenetzteilen benötigt wird, mit dem Early Power Estimator (EPE) Tool oder FPGA Power and Thermal Calculator (PTC) und dem Quartus® Prime Power Analyzer Tool geschätzt. Wenn sich das Design zur endgültigen Konfiguration entwickelt, verbessern sich die Qualität und die Art der verfügbaren Informationen, und die Schätzung wird genauer.
Die aktuelle Version des FPGA PTC unterstützt Agilex™ und Stratix® 10 Geräte. Dieses Tool unterstützt keine älteren Geräte wie die Produktreihen Arria® 10 und Cyclone® 10. Verwenden Sie den entsprechenden Early Power Estimator, wenn Sie mit diesen Geräten arbeiten.
Energieoptimierung

In dieser Phase kann die Gerätekonfiguration auf minimalen Stromverbrauch optimiert werden. Dieser Schritt kann den Assistenten zur Energieoptimierung der Quartus-Software®, die SmartVID-Funktion (in einigen Geräten), Entscheidungen zur Systemkühlung und/oder dynamische Workload-Managementstrategien umfassen. Diese Phase kann während der Entwicklung des System- und Gerätedesigns mehrmals auftreten.
Stromerzeugung

In dieser Phase werden Spannungsreglermodule (VRMs) auf der Grundlage des Leistungsbaums und der elektrischen Leistungsschätzungen ausgewählt. Die Auswahl des VRM ist entscheidend für die Herstellung qualitativ hochwertiger Stromversorgungssysteme mit minimaler Anzahl und minimalen Kosten für Bypass-Elemente.
Energieverteilung

In dieser Phase wird das Stromverteilungsnetz (PDN) entworfen, das eine Liste der erforderlichen Anzahl, des Werts und der Qualität von Bypass-Kondensatoren unter Verwendung des PDN-Tools, des Leistungsbaums, der VRMs, der elektrischen Leistungsschätzungen und der physikalischen Geometrien der Platine erstellt.
Verlustleistung und thermische Überlegungen

In dieser Phase werden Schätzungen der thermischen Leistung verwendet, um Lösungen für die Gerätekühlung auszuwählen. Die EPE oder PTC hilft bei der Kühlung von Systemdesigns. In dieser Phase sollten die Auswirkungen der Sperrschichttemperatur auf die Stromerzeugung des Geräts und die Zuverlässigkeit des Geräts berücksichtigt werden.

2. Schätzung und Optimierung

Leistungsschätzer und Benutzerhandbücher

Early Power Estimators (EPE) und Power Analyzer

Rechner

Schulungen und Videos

Benutzerhandbuch

Energieoptimierung

Anwendungshinweise

Video

Häufig gestellte Fragen

Zusätzliche Ressourcen

Agilex™ 7 Geräte

Agilex™ 5 Geräte

Stratix® 10 Geräte

Arria® 10 Geräte

Cyclone® 10 LP-Geräte

6. Schulungen und Videos

FPGA technische Schulung

Zusätzliche Schulungsvideos

Thema

Beschreibung

Energieanalyse

Dies ist der erste Teil einer zweiteiligen Schulung. Dieser Schulungskurs vermittelt Ihnen das Wissen und die Werkzeuge, die Sie benötigen, um mit der Quartus® Prime-Software hochgenaue Schätzungen des Stromverbrauchs durchzuführen. In diesem ersten Teil erfahren Sie, wie Sie eine frühzeitige Leistungsabschätzung durchführen, bevor Sie überhaupt mit der Erstellung eines Designs begonnen haben. Außerdem erfahren Sie, wie Sie den Power Analyzer einrichten und verwenden, um detaillierte Berichte über den statischen und dynamischen Stromverbrauch in jeder Phase des FPGA Design-Flows zu erstellen.

Energieoptimierung

Dies ist der zweite Teil einer zweiteiligen Schulung. Diese Schulung vermittelt Ihnen das Wissen und die Werkzeuge, die Sie benötigen, um mit der Quartus® Prime-Software hochgenaue Schätzungen des Energieverbrauchs durchzuführen. In diesem zweiten Teil, nachdem Sie nun wissen, wie Sie eine Energieanalyse durchführen, erfahren Sie, wie Sie diese Informationen verwenden können, um ein Design zu optimieren, um den Stromverbrauch durch leistungsgesteuerte Kompilierungsoptionen und die Einhaltung von Richtlinien für energiesparendes Design zu minimieren.

Wärmemanagement in Stratix® 10 Geräten

Das Wärmemanagement ist ein wichtiger Aspekt bei der Implementierung der heutigen Hochgeschwindigkeitsgeräte. Je mehr Energie in ein Gerät gesteckt wird, desto mehr Wärme muss abgeführt werden. Die meisten FPGA Bauelemente bestehen aus einem einzigen monolithischen Siliziumchip, wodurch sich der Prozess der Entwicklung einer Kühllösung auf diesen einen Chip konzentriert. Stratix® 10 FPGA Bausteine bestehen jedoch aus einem Core-Die und mehreren Transceiver-Chips, die jeweils das gesamte thermische Profil des gesamten Geräts beeinflussen. In dieser Schulung lernen Sie die thermischen Faktoren kennen, die an einem Multi-Die-Gerät beteiligt sind, und wie der neue Stratix® 10 Early Power Estimator (EPE) es einfach macht, diese Faktoren basierend auf Ihrem Design und der Verwendung Ihres Transceiverkanals zu berechnen. Verwenden Sie diese berechneten Faktoren, um Entscheidungen über Ihr FPGA Design und Ihre Kühllösung zu treffen.
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FPGA Kurzvideos

Zusätzliche Kurzvideos

Thema

Beschreibung

Stromversorgung, Welligkeit und Last transiente Begriffe und korrekte Art der Messung der Welligkeit

In diesem kurzen Video wird die Nomenklatur für die FPGA Stromversorgungsabweichung erläutert und erklärt, wie Sie das Budget für die Genauigkeit statischer und dynamischer Leistung einhalten können.

Leistungsparameter aus Quartus® exportieren und in das EPE-Tool importieren

Dieses kurze Video stellt das Early Power Estimator (EPE) Tool vor und zeigt, wie Sie Ihr Design einfach aus der Quartus-Software® exportieren können.
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7. Debuggen

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