Xilinx ha annunciato il primo FPGA Space-Grade 20 nanometri (nm) del settore, che offre una completa tolleranza alle radiazioni e prestazioni di throughput e larghezza di banda ultra-elevate per applicazioni satellitari e spaziali. Il nuovo FPGA 20 nm Radiation Tolerant (RT) Kintex UltraScale XQRKU060 fornisce una riconfigurazione in orbita davvero illimitata, con un aumento di 10 volte delle prestazioni del DSP (Digital Signal Processing) - ideale per applicazioni con carico utile - e una completa tolleranza alle radiazioni su tutte le orbite.
L'XQRKU060 porta per la prima volta nello spazio anche il machine learning (ML) ad alte prestazioni. Un portafoglio diversificato di strumenti di sviluppo ML a supporto dei framework standard del settore, compresi TensorFlow e PyTorch, consente l'accelerazione dell'inferenza della rete neurale per l'elaborazione a bordo in tempo reale nello spazio con una soluzione completa di "processo e analisi". Il calcolo denso ed efficiente di XQRKU060 con precisione scalabile e grande memoria su chip, fornisce 5,7 operazioni tera al secondo (TOPs) di picco di prestazioni INT8 ottimizzate per il deep learning, un aumento di quasi 25 volte rispetto alla generazione precedente.
Basandosi sul patrimonio spaziale di Xilinx e sui dispositivi space-grade da 65 nm, il lancio della prima parte da 20 nm per applicazioni spaziali fa avanzare l'industria spaziale di tre generazioni di nodi di processo. Fornisce una significativa riduzione delle dimensioni, del peso e della potenza, ed è progettato con robuste caratteristiche di tolleranza alle radiazioni. L'XQRKU060 fornisce ai clienti un dispositivo resistente allo spazio equipaggiato per gestire missioni sia di breve che di lunga durata in ambienti spaziali difficili.
Elaborazione riconfigurabile
L'XQRKU060 è una soluzione illimitatamente riconfigurabile in orbita. Le capacità di riconfigurazione in orbita, insieme all'elaborazione in tempo reale a bordo e all'accelerazione ML, consentono ai satelliti di aggiornarsi in tempo reale, fornire video-on-demand ed eseguire calcoli "al volo" per elaborare algoritmi complessi. Le capacità ML sono adatte a una varietà di problemi che spaziano dall'analisi scientifica, al rilevamento di oggetti e alla classificazione di immagini - come il rilevamento Cloud - consentendo una migliore efficienza di elaborazione e una ridotta latenza decisionale sia nello spazio che a terra. Man mano che i protocolli e le applicazioni cambiano progressivamente, l'architettura di calcolo adattiva di XQRKU060 permette una riconfigurazione illimitata in orbita per consentire ai clienti di eseguire aggiornamenti dell'ultimo minuto del prodotto prima del lancio, così come dopo che è stato distribuito in orbita.
Prestazioni e resilienza per lo spazio
L'XQRKU060 offre ricche capacità DSP ottimizzate per un calcolo ad alta efficienza energetica. È dotato di 2.760 fette di DSP UltraScale e fornisce fino a 1,6 TeraMAC di calcolo dell'elaborazione del segnale, con un aumento di oltre 10 volte rispetto alla generazione precedente, oltre a notevoli guadagni di efficienza per i calcoli in virgola mobile. La maggiore capacità di calcolo nello spazio è accoppiata con la massiccia larghezza di banda I/O di 32 ricetrasmettitori ad alta velocità (SerDes) che possono funzionare fino a 12,5Gbps per fornire una larghezza di banda aggregata di 400Gbps.
L'XQRKU060 è inoltre dotato di un robusto imballaggio in ceramica di 40x40 mm in grado di resistere alle vibrazioni e alla manipolazione durante il lancio, nonché agli effetti delle radiazioni in ambienti con orbite difficili. L'architettura è caratterizzata da un design innovativo per la mitigazione degli effetti dei singoli eventi (SEE), soddisfacendo così i requisiti del settore per tutte le orbite, comprese le orbite basse (LEO), le orbite medie (MEO), le orbite geosincrone (GEO) e le missioni nello spazio profondo.
Strumenti di sviluppo
XQRKU060 porta un nuovo ambiente di sviluppo semplificato con Xilinx Vivado Design Suite. L'architettura di routing riprogettata fornisce un'ampia capacità di routing per risolvere i comuni problemi di collo di bottiglia del settore. La programmazione con la Vivado Design Suite aiuta ad eliminare la congestione del routing, consentendo di utilizzare oltre il 90% del dispositivo senza alcun degrado delle prestazioni. Con Vivado, i progettisti di sistemi e i team di irraggiamento possono massimizzare la produttività e ridurre i tempi di sviluppo, contribuendo a consentire programmi di lancio aggressivi.
Inoltre, la piattaforma software unificata Vitis fornisce il supporto per lo sviluppo di software embedded sul processore soft MicroBlaze con tripla capacità modulare ridondante (TMR). Le future estensioni aggiungeranno il supporto per Vitis AI, la piattaforma software unificata Xilinx per l'inferenza AI sui dispositivi Xilinx e sulle schede di produzione.
Le soluzioni dei partner dell'ecosistema offrono ai clienti una serie di risorse per accelerare i loro progetti di applicazioni spaziali, che vanno dalle schede di prototipazione, alle soluzioni di alimentazione, memoria e configurazione qualificate per lo spazio, fino agli strumenti di mitigazione degli sconvolgimenti dei singoli eventi (SEU) e agli IP.
