Návrh FPGA — Riadenie od A po Z
Čo sú služby návrhu FPGA?
Služby návrhu FPGA pokrývajú celý životný cyklus vývoja zákazkovej digitálnej logiky na programovateľných hradlových poliach — od požiadaviek a výberu platformy cez vývoj RTL, verifikáciu až po nasadenie do výroby. Na rozdiel od ASIC s pevnou funkciou, FPGA možno rekonfigurovať po výrobe, vďaka čomu sú vhodné na obranné aplikácie, letectvo a systémy Edge AI vyžadujúce nízku latenciu a hardvérovú bezpečnosť.
Nemusíte sa stať expertom na FPGA, aby ste získali hardvér založený na FPGA. Práve v tom vám pomôžeme.
Inovasense riadi FPGA projekty od konceptu po výrobu — koordinujeme špecializovaných inžinierských partnerov v EÚ, zatiaľ čo náš interný technický tím dozerá na architektonické rozhodnutia, kvalitu a súlad. Získate jediný kontaktný bod, jasné míľniky a plné vlastníctvo IP.
Prečo FPGA namiesto tradičných prístupov?
Výber správnej platformy spracovania je kritickým rozhodnutím architektúry. Takto obstoja FPGA v roku 2026:
| Faktor | FPGA | Mikrokontrolér | ASIC |
|---|---|---|---|
| Time-to-market | 3–6 mesiacov | 1–3 mesiace | 12–24 mesiacov |
| NRE náklady | Nízke–Stredné | Veľmi nízke | Veľmi vysoké (>500 tis. €) |
| Cena za jednotku (10 tis. ks) | 5 € – 200 € | 1 € – 20 € | 0,50 € – 5 € |
| Rekonfigurovateľnosť | Áno (update v teréne) | Iba firmvér | Nie |
| Deterministická latencia | <1 µs (hardvérová) | 10–100 µs | <1 µs |
| Hardvérová bezpečnosť | Žiadny softvérový útočný povrch | Softvérová | Žiadny softvérový útočný povrch |
| AI akcelerácia | Vlastný datapath (INT8/INT4) | Obmedzené NPU | Pevná architektúra |
| Životnosť | 15–25 rokov dodávky | 7–10 rokov dodávky | Zákazková (garantovaná) |
Kedy FPGA dáva zmysel: Spracovanie signálu v reálnom čase (radar, lidar, SDR), vlastná kryptografická akcelerácia, premostenie protokolov, obrana/letectvo (DO-254), AI inferencia s vlastnými dátovými cestami a aplikácie vyžadujúce bezpečnosť zakotvenú v hardvéri bez útoku na OS.
Nie ste si istí, či váš projekt potrebuje FPGA? Aj to je súčasť toho, s čím pomáhame — naše úvodné posúdenie oddelí reálne FPGA prípady od situácií, kde by vám lepšie poslúžil jednoduchší MCU alebo SoC.
Čo dodávame
Vývoj RTL a verifikácia
Prostredníctvom našej partnerskej siete dodávame syntetizovateľné RTL vo VHDL a SystemVerilog, podľa štruktúrovanej metodiky V-modelu:
- Špecifikácia architektúry — Funkčná dekompozícia, definície rozhraní, analýza domén hodín
- Kódovanie RTL — Parametrizované, opakovane použiteľné IP bloky podľa smerníc výrobcov
- Simulácia a verifikácia — Samokontrolné testbench, constrained-random verifikácia, priemyselne štandardné pokrytie kódu
- Formálna verifikácia — Kontrola vlastností pre bezpečnostne kritické logické cesty
- Uzavretie časovania — Multi-corner statická časová analýza (STA) zabezpečujúca spoľahlivú prevádzku
- Analýza CDC — Verifikácia prechodu medzi doménami hodín pre viac-hodinové návrhy
Podporované platformy FPGA (2026)
| Výrobca | Rodiny | Kľúčová vlastnosť | Nástroje |
|---|---|---|---|
| AMD/Xilinx | Versal AI Edge, Versal Premium, Kintex UltraScale+, Zynq SoC | Pole AI Engine, hardened NoC | Vivado, Vitis Unified |
| Intel/Altera | Agilex 7, Agilex 5, Stratix 10 | CXL 2.0, HBM2e | Quartus Prime Pro |
| Lattice | Avant-G, CertusPro-NX, CrossLink-NX | Ultra-nízka spotreba (<75 mW) | Radiant, Propel |
| Microchip | PolarFire SoC, RT PolarFire | RISC-V + FPGA, radiačne odolné | Libero SoC |
| Efinix | Titanium Ti180 | RISC-V + FPGA, nízka cena | Efinity |
Open-Source RISC-V Soft-Cores — Koniec Vendor Lock-In
Tradičné FPGA soft-core procesory (MicroBlaze, Nios II) zamykajú váš softvérový stack k jednému výrobcovi FPGA. Ak tento výrobca čelí výpadkom dodávok, exportným obmedzeniam alebo ukončeniu životnosti, celý váš kód je uväznený.
Integrujeme RISC-V open-source soft-core procesory, ktoré sú prenosné medzi rodinami FPGA — váš procesor, firmvér aj softvérový ekosystém idú s vami:
| Jadro | HDL | Pipeline | Cieľové FPGA | Najlepšie pre |
|---|---|---|---|---|
| VexRiscv | SpinalHDL | Konfigurovateľný, RV32IMAC | Xilinx, Intel, Lattice, Efinix, Gowin | Embedded riadenie, IoT brány |
| CVA6 (Ariane) | SystemVerilog | 6-stupňový, RV64GC | Xilinx, Intel | Linux-capable SoC, plné MMU |
| PicoRV32 | Verilog | Single-issue, RV32IMC | Akékoľvek (<2K LUT) | Ultra-malá stopa, sekvencovanie |
| NEORV32 | VHDL | RV32IMAC, plné SoC | Akékoľvek | Bezpečnostne kritické, DO-254 sledovateľnosť |
Prečo je to dôležité pre váš projekt:
- Nulové licenčné poplatky — Žiadne per-unit poplatky, žiadne NDA pre procesorovú IP
- Plná auditovateľnosť RTL — Každé hradlo procesora je možné preskúmať pre bezpečnostný súlad a prevádzku bez zadných vrátok
- Prenosnosť medzi výrobcami — Ak sa váš primárny dodávateľ FPGA stane nedostupným, návrh je možné migrovať na Intel, Lattice alebo európske alternatívy (NanoXplore, Gowin) bez prepisovania aplikačného softvéru
- Vlastné rozšírenia — Doménovo špecifické inštrukcie (kryptografia, DSP, AI) možno pridať priamo do pipeline procesora
- Suverenita EÚ — RISC-V je spravovaný švajčiarskou nadáciou, bez amerických/britských exportných kontrol alebo licenčných závislostí
Kompletný návrh hardvérového systému
Mimo samotnej štruktúry FPGA koordinujeme návrh kompletného systému prostredníctvom partnerskej siete:
- Návrh viacvrstvových PCB — Vysokorýchlostné stackupy s riadenou impedanciou a analýzou integrity signálu
- Siete napájania (PDN) — Regulátory Point-of-load, sekvencovanie, simulácia integrity napájania
- Sourcing komponentov — Preferovaný dodávateľský reťazec EÚ so stratégiou druhého zdroja
- Tepelný manažment — CFD analýza pre pasívne a aktívne chladenie. Pozrite naše schopnosti priemyselného dizajnu.
Oblasti aplikácií FPGA
Naša sieť má skúsenosti s projektmi v týchto oblastiach:
- Kryptografická akcelerácia — Hardvérové AES-256-GCM, SHA-3, Post-kvantová kryptografia (ML-KEM, ML-DSA)
- Spracovanie signálu v reálnom čase — Kompresia radarových impulzov, digitálne formovanie lúča, adaptívne filtrovanie
- Premostenia protokolov — PCIe, CXL, vysokorýchlostný Ethernet, vlastné sériové protokoly, zachovanie starších rozhraní
- Akcelerátory AI inferencie — Vlastné dátové cesty INT8/INT4 na platformách Versal AI Edge a podobných
- Riadenie motorov a výkonová elektronika — FOC (Field-Oriented Control), budiče hradiel GaN/SiC
- Software-Defined Radio (SDR) — Širokopásmové digitálne front-endy, channelizery, kognitívne rádio
Ako pracujeme
Riadime sa fázovaným vývojovým procesom v súlade s metodikou V-modelu. Ako váš projektový manažér a technický dozor zabezpečujeme, že každá fáza spĺňa vaše požiadavky:
- Posúdenie a architektúra — Vyhodnotíme vaše potreby, odporučíme správnu platformu a spoločne definujeme architektúru systému
- Výber partnerov — Priradíme váš projekt k správnym špecialistom z našej overenej partnerskej siete v EÚ
- Detailný dizajn — Dokumenty blokového návrhu, plánovanie simulácie, odhad zdrojov — prehodnotené a schválené naším technickým tímom
- Implementácia — Kódovanie RTL, syntéza, place-and-route, uzavretie časovania — riadené cez jasné míľniky a pravidelné revízie
- Verifikácia a validácia — Simulácia, formálna verifikácia a testovanie na cieľovom hardvéri
- Transfer do výroby — Programovacie súbory, postupy výrobného testovania a podpora OTA aktualizácií — všetko vlastníte vy
Súlad a certifikácia
Prostredníctvom partnerskej siete a interných znalostí súladu riadime projekty cielené na:
- DO-254 — Zabezpečenie návrhu pre leteckú elektroniku založenú na FPGA (DAL A–E)
- IEC 61508 — Funkčná bezpečnosť pre priemyselné FPGA aplikácie (SIL 1–4)
- Nariadenie EÚ o tovare dvojakého použitia (2021/821) — Súlad s exportnými predpismi pre kontrolované technológie FPGA
- Zákon o čipoch EÚ (2023/1781) — Súlad s cieľmi EÚ v oblasti polovodičovej suverenity
- Zákon o kybernetickej odolnosti EÚ (2024/2847) — Bezpečný životný cyklus vývoja pre pripojené produkty založené na FPGA
- Označenie CE — EMC (EN 55032/55035) a bezpečnosť (EN 62368-1) pre prístup na trh EÚ
- REACH & RoHS — Úplný materiálový súlad s pripravenosťou na reporting CBAM
Všetky FPGA projekty riadené spoločnosťou Inovasense sú vyvíjané v Európskej únii, s plným vlastníctvom IP ponechaným klientovi.
Často kladené otázky
Čo je FPGA a čím sa líši od ASIC?
FPGA (Field-Programmable Gate Array) je rekonfigurovateľný integrovaný obvod, ktorý možno preprogramovať po výrobe, na rozdiel od ASIC, ktorý je fixný. FPGA ponúkajú rýchlejší čas uvedenia na trh (typicky 3–6 mesiacov oproti 12–24 mesiacom pre ASIC), nižšie vstupné NRE náklady a možnosť aktualizácie v teréne — vďaka čomu sú vhodné pre obranu, prototypovanie a výrobu v malých až stredných objemoch.
Ako Inovasense riadi FPGA projekty?
Inovasense je váš jediný kontaktný bod pre celý životný cyklus vývoja FPGA. Posúdime vaše požiadavky, vyberieme správnu platformu a koordinujeme overenú sieť špecializovaných FPGA inžinierov v EÚ. Náš interný technický tím dozerá na kvalitu, termíny a súlad — takže dostanete hotové riešenie bez potreby riadiť viacero dodávateľov.
Na aké FPGA platformy môžu projekty Inovasense cieliť?
Projekty riadené Inovasense môžu cieliť na AMD/Xilinx (Versal, Kintex UltraScale+, Zynq), Intel/Altera (Agilex, Stratix), Lattice (Avant-G, CertusPro-NX), Microchip (PolarFire SoC) a Efinix (Titanium). Pomôžeme vybrať optimálnu platformu na základe vašich požiadaviek na výkon, spotrebu, náklady a certifikáciu.