Microsemi lance SmartFusion 2, nouvelle génération de SoC FPGA enrichie d’innovations pour la sécurité, la fiabilité et la consommation

Il y a quelques années, nous avons défini une stratégie de croissance dans les marchés à forte valeur ajoutée, nous conduisant à renforcer notre portefeuille produit, à nous focaliser davantage sur la R&D et à introduire des produits et technologies clés pour les marchés à haute valeur ajoutée, déclare James J. Peterson, président et CEO de Microsemi. Notre famille SmartFusion2 est l’un des produits de pointe que nous avons développé pour élargir notre offre de solutions système et réaffirmer notre position de leader dans les applications où la sécurité est vitale, la fiabilité non négociable et la consommation critique.

Nos SoC FPGA SmartFusion2 sont conçus pour les applications difficiles où confidentialité et sécurité sont critiques pour les marchés industriels, militaires, aéronautiques, communications et médicaux, où les dispositifs doivent impérativement être hautement fiables et fonctionner parfaitement, ajoute Esam Elashmawi, vice-président et directeur général de Microsemi. Nos SmartFusion2 disposent des caractéristiques différenciatrices requises pour un fonctionnement sûr et fiable et une consommation extrêmement basse. Ces composants de seconde génération présentent aussi de plus fortes densités et des interfaces standard qui nous permettent de répondre à une palette bien plus large d’applications courantes.

Microsemi est engagé auprès de ses clients stratégiques qui utiliseront SmartFusion2 dans un large éventail d’applications, dont par exemple les enregistreurs de vol, les systèmes d’armes, les défibrillateurs, les radios portables, la gestion de communications et la commande de moteurs industriels.

SmartFusion2 : la confidentialité et sécurité des conceptions et des informations
De récentes attaques de systèmes industriels, militaires, aéronautiques, de communication et médicaux ont mis en évidence le besoin de sécurité et de protection contre les intrusions dans les systèmes électroniques. La famille SmartFusion2 inclut des fonctions de sécurité innovantes qui facilitent la protection de designs sensibles afin de contrer les forçages, le clonage, l’utilisation illicite, la rétroingénierie et les contrefaçons ; l'état de l'art de ces fonctions sécurisent les développements en s'appuyant sur une technologie flash non volatile.

Pour offrir les fonctions les plus avancées de confidentialité et de sécurité du design et des données, SmartFusion2 est tout d’abord un robuste composant « root of trust » (fondation d'une chaîne de confiance), qui stocke les clés de sécurité en utilisant la seule fonction non physiquement clonable (PUF) de l’industrie pour l’inscription et la régénération de clés. SmartFusion2 est aussi le seul SoC FPGA protégé contre les attaques DPA (analyse différentielle de consommation) grâce à une technologie de CRI (Cryptographic Research Incorporated). Les utilisateurs profiteront en outre d’accélérateurs matériels de chiffrement incluant : AES-256 (standard de chiffrement avancé), SHA-256 (algorithme de hachage sécurisé), ECC 384 bits (cryptographie sur les courbes elliptiques) et NRBG (générateur de bits aléatoire non déterministe).

Cette combinaison de fonctions et l’emploi d’une matrice à technologie flash font de SmartFusion2 le FPGA le plus sécurisé du marché.

SmartFusion2 : une haute fiabilité
Les solutions de logique programmable de Microsemi sont très utilisées dans les applications militaires et aéronautiques en raison de leur fiabilité et de leur immunité aux perturbations SEU (single event upset) dues aux particules isolées, qui peuvent causer des changements d’états logiques, corrompre les données et créer des dysfonctionnements hardware. Le besoin de protection contre les SEU s’étend à présent aussi aux applications industrielles et médicales.

Les Smartfusion2 respectent de nombreux standards de l’industrie dont CEI 61508, DO254 et DO178B, et leur taux de défaillances dues aux SEU est de zéro FIT (failures in time). Autre avantage, leur matrice FPGA à technologie flash ne nécessite pas de stockage externe de la configuration ; ce qui apporte une sécurité supplémentaire car le SoC FPGA conserve sa configuration lorsqu’il est éteint, et permet en outre un allumage instantané de l’appareil.

SmartFusion2 est le seul SoC FPGA qui protège toutes ses mémoires SRAM des erreurs dues aux SEU. Un code SEC-DED (single bit error correction, double bit error detection) est en effet appliqué aux mémoires embarquées (comme la mémoire Scratch Pad du Cortex-M3 ou les mémoires tampon Ethernet, CAN et USB) et, en option, aux contrôleurs de mémoire DDR.

Ces fonctions et son architecture flash font de SmartFusion2 une solution idéale pour les applications difficiles comme l’aéronautique, qui exigent une protection contre les SEU.


SmartFusion2 : la plus basse consommation
Les SoC FPGA SmartFusion2 offrent une consommation de veille 100 fois inférieure aux FPGA équivalents à base de SRAM, tout en conservant la performance. Dans le mode veille Flash*Freeze, initialisé par une seule commande, les états de tous les registres et de la SRAM sont conservés, l’état des E/S peut être programmé, le sous-système microprocesseur (MSS) peut rester opérationnel ainsi qu’une horloge basse fréquence et les E/S associées au MSS. Le dispositif entre et sort du mode Flash*Freeze en 100 µs environ ; ce qui est idéal pour les applications à faible rapport cyclique caractérisées par de brusques montées d’activité, comme les radios militaires dont en outre la taille, le poids et la consommation sont critiques.

SmartFusion2 : les caractéristiques techniques
Les SoC FPGA flash de Microsemi redéfinissent la notion et les repères de basse consommation avec seulement 10 mW de consommation statique pour un composant de 50 000 LUT (look-up table), en incluant le processeur et en conservant la performance. Avec le mode veille Flash*Freeze, la consommation tombe à 1 mW, ce qui est environ 100 fois inférieur à la consommation de veille de SoC FPGA ou FPGA similaires.

Les SmartFusion2 sont disponibles en densités de 5 000 LUT à 120 000 LUT, plus les mémoires embarquées et les blocs MAC (multiple accumulate) pour le traitement numérique du signal (DSP). Les interfaces haut débit incluent PCI Express (PCIe) avec une fonction SERDES 5G flexible, et des contrôleurs mémoire haut débit DDR2/DDR3. Le composant comporte un sous-système microprocesseur (MSS) rassemblant un processeur ARM Cortex-M3 à 166 MHz, 64 Ko d’eSRAM et 512 Ko d’eNVM. Le MSS est enrichi d’une macro cellule de trace embarquée (ETM), d’un cache d’instruction de 8 Ko et de périphériques CAN (controller area network), Gigabit Ethernet et USB 2.0 High Speed. Des accélérateurs optionnels sont disponibles pour les applications à données sécurisées.

Les outils de conception pour SmartFusion2
Les concepteurs système développeront les FPGA SmartFusion2 avec la nouvelle version du logiciel Libero® SoC très facile d’emploi. Libero SoC intègre des outils de pointe de synthèse, débogage et support de DSP de Synopsys, et des logiciels de simulation de Mentor Graphics avec analyse de consommation, analyse de timing et flot de conception « pousse-bouton ». Le développement de firmware fait aussi partie de Libero SoC avec des outils de compilation et débogage de GNU, IAR et Keil ; tous les pilotes de périphériques et outils d’initialisation de périphériques sont automatiquement créés à l’aide d’un menu de sélection de l’outil System Builder. Le processeur ARM Cortex-M3 supporte les systèmes d’exploitation Linux embarqué d’EmCraft Systems, FreeRTOS, SAFERTOS et uc/OS-III de Micrium.

Disponibilité
Les concepteurs peuvent commencer leurs développements avec des échantillons d’ingénierie du SmartFusion2 M2S050T, tandis que la production démarrera début 2013.