FPGAボード – metoree本番管理

FPGAボードとは

FPGAボード

FPGAボード (FPGA評価用ボード、FPGA開発用ボード) は、FPGA開発の初期段階、またはFPGA開発の学習等に使用する、FPGA (Field Programmable Gate Array) と周辺部品が搭載されたボード (基板) です。

通常FPGAは、製品仕様に沿った専用基板に搭載されますが、これら専用基板は開発に時間を要するため、製品開発の初期段階ではFPGAボートを用いてFPGAの評価を行うことが一般的です。このため、通常FPGAボードにはFPGAを開発するのに必要な各種インターフェイスがあらかじめ準備され搭載されています。

FPGAボードは、FPGAに関するIC回路 (ハード) と、動作させるためのソフトウエアの準備の双方に関して製品開発を遅延なく評価し、検証を進めるために使用されています。

というのも、通常のFPGA開発を伴う製品開発の段階では、IC内部の回路や動作ソフトの検証も途中であり、専用の周辺回路部品が搭載された評価ボードもまだ未完成で、すべて開発途中であることが多いためです。

すべての部品のハードとソフトをシリーズワークで開発を進めることも出来ますが、その場合は製品開発日程が非常に長くなってしまいます。多少冗長な (余分な) 機能があったとしても、IC開発途中に動作検証可能なFPGAボードは、設計者に重宝されているアイテムです。

FPGAをその原理上動作させるためには、FPGA本体であるICと、ICを動かすための各種電源や (デジタル回路用のクロック信号などの) バイアス配線をICと接続する基板、および各種デジタル制御信号を送るためのPC上の専用の組み込みソフトウエアが構成部品として必要です。

これらの構成部品をパッケージング統合したFPGAボードを用いることで、FPGAの電気的な回路システム動作を原理的に評価・検証することができます。

FPGAボードの機能に関しては、多様なインターフェイスを含め、様々なライブラリが各メーカーから用意されていますが、高機能機種はその分価格も非常に高価です。

FPGAボードはこれまで述べてきたように、FPGAを搭載する製品の先行的な評価開発に活用される場合が多いですが、それ以外にも下記のような用途で活用されることもあります。

FPGAボードは多機能、高性能な専門ボードから入門用の手軽なボードまで豊富なラインナップが各メーカーから用意されており、自分がやりたい目的にあったFPGAボードを選択することを推奨します。

なぜなら、このデジタル業界の技術革新のスピードは早く、今後のためにと高価なFPGAボードを入手しても、技術革新に伴い別の機能が必要になり、新ボードを新たに購入するケースもあるためです。

FPGAには、豊富な機能をあとから設計者がProgrammableに実現できるGate Arrayと呼ばれる配線のシステムが組み込まれています。そのため、ICの内部回路自体は冗長であり、あらかじめ様々な機能が仕込まれているICです。

応答速度や消費電力といったIC自体の性能指標は専用に設計最適化されたASICに劣りますが、欲しい機能は (IC回路レイアウト設計の) マスク開発費をかけなくともすぐに実現できるメリットがあります。

昨今の微細CMOSでは、ICのマスク開発費用や開発期間も膨大になりがちであり、数量や価格の伴わない専用のASIC開発は困難な場合も多いです。このようなときに手軽にデジタル部のアプリケーションソフトウエアの動作検証を兼ねたFPGAボードは、設計開発者のお役立ちツールになると言えるでしょう。