▼　AMD/XILINX　FPGA/SOC/SOM シリーズマトリックス

製造プロセス28nm
(7 Series)		20nm
(UltraScale)		16nm
(UltraScale+)		7nm
(Next Gen)
SOM①Kria SOM
SoC
(CPU)		ZYNQ②ZYNQ
UltraScale+		⑦VERSAL
Adaptive SoC
(ARM Dual-A9)(ARM Quad-A53
/ Dual-R5)		(ARM Dual-A72)
FPGAVIRTEX-7VIRTEX
UltraScale		③VIRTEX
UltraScale+
KINTEX-7KINTEX
UltraScale		④KINTEX
UltraScale+
ARTIX-7⑤ARTIX
UltraScale+
SPARTAN-7⑥SPARTAN
UltraScale+

1. Kria SOM

Kria™ SOM（システム・オン・モジュール）は、エッジコンピューティングとAIアクセラレーションのために設計された、本番環境対応のコンパクトな組込みプラットフォームです。
AMDの適応型SoC（Zynq UltraScale+ MPSoC）をベースにしており、ハードウェア設計の複雑さを大幅に軽減し、ソフトウェア開発者がより迅速に製品を市場に投入できるようにすることを目指しています。

Kria SOMは、プロセッサ、プログラマブルロジック（FPGA）、メモリ、電源管理、その他の周辺回路をクレジットカード程の小型基板に統合しています。

  • 開発の加速: 複雑なチップレベルの設計作業をスキップし、キャリアカードに差し込むだけで開発を開始できます。特にソフトウェア開発者がFPGAの専門知識なしにハードウェア・アクセラレーションを活用できるのが大きな強みです。
  • 「箱から出してすぐに使える」体験: KV260やKD240などのスターターキットと、Kria App Storeで提供される事前構築済みのアクセラレーション・アプリケーションにより、すぐに開発を始められます。
  • 適応性と将来性: 搭載されている適応型SoC（MPSoC）により、AIモデル、センサー、インターフェースの進化に合わせて、後からハードウェア機能を変更・適応させることができます。
  • 産業グレード対応: 商業用と産業用（広範な温度範囲、ECCメモリなど）の両グレードが提供され、長期的な製品ライフサイクルと高い信頼性を実現します。
シリーズベースSoC主要な特徴主なターゲット
アプリケーション
Kria K26 SOMカスタム Zynq
UltraScale+ MPSoC		ビジョンAI性能に最適化
クアッドコアA53、GPU、
ビデオコーデック内蔵
高いAI性能と豊富なI/O		スマートカメラ、組み込みビジョン、
ロボティクス、スマートシティ、
セキュリティ、小売分析
Kria K24 SOMカスタム Zynq
UltraScale+ MPSoC		電力効率とDSP性能に最適化
K26より小型・低消費電力
K26とコネクタ互換性あり		産業用モーター制御、DSP集約型アプリケーション、
EV充電ステーション、マルチ軸ロボット

2. Zynq UltraScale+™ MPSoC

MPSoC (マルチプロセッシング・システム・オン・チップ)
高性能なプロセッシング・システム (PS) とプログラマブル・ロジック (PL) を統合した
Adaptive SoCファミリーです。

  • 特徴:
    • ヘテロジニアス・マルチプロセッシング:
      64ビットArm® Cortex®-A53 アプリケーションCPU (デュアルCPU/クロックCPU)および、
      Arm Cortex-R5F リアルタイムCPU(デュアルコア)を搭載。
    • 統合されたPL: 16nm FinFET+プロセスによるUltraScale+ FPGAロジックを統合。
    • SmartConnect技術: PSとPL間の効率的な接続を実現。
    • バリエーション:
      • CG (Dual-Core Application Processor): コスト重視の産業用制御、センサーフュージョンなど。
      • EG (Quad-Core Application Processor + GPU): 有線・無線インフラ、データセンター、航空宇宙・防衛など、より高性能なアプリケーション向けにArm Mali™-400 MP2 GPUを統合。
      • EV (Video Codec): H.264/H.265ビデオコーデックを統合し、マルチメディア、ADAS（先進運転支援システム）、監視カメラなどに最適。
    • UltraRAM: 大容量のオンチップメモリを搭載し、メモリ帯域幅のボトルネックを軽減。
  • 主な用途: 5Gワイヤレス、組み込みビジョン、ADAS、産業用IoT、クラウドコンピューティングなど。

3. Virtex® UltraScale+™ FPGA

業界で最も高い性能とインテグレーション能力を提供するハイエンドFPGAファミリーです。

  • 特徴:
    • 最高の性能: 1+ Tb/sを超えるネットワーク、機械学習、レーダー・早期警戒システムなど、演算負荷の高いアプリケーションに最適。
    • 3D-on-3Dインテグレーション: 3D IC (Stacked Silicon Interconnect – SSI) 技術とFinFETプロセスを組み合わせ、ブレークスルーとなる密度と帯域幅を実現。
    • 高速トランシーバー: 最大32.75 Gb/sのトランシーバーを搭載し、高帯域幅の接続をサポート。
    • 強化されたDSPコア: AI推論用のINT8を含む固定小数点および浮動小数点演算に最適化され、高いDSP演算性能を提供。
  • 主な用途: ネットワーキング、テスト＆メジャーメント、データセンターにおける計算アクセラレーション、5Gベースバンド、航空宇宙・防衛。

4. Kintex® UltraScale+™ FPGA

性能、コスト、消費電力のバランスに優れたミッドレンジFPGAファミリーです。

  • 特徴:
    • 優れたバランス: FinFETノードにおいて、価格、性能、ワットあたり性能のバランスが最も優れています。
    • 高いシステム性能: Kintex-7 FPGAと比較して2倍以上のシステムレベル性能/ワットを実現。
    • 統合されたIP: 100G Ethernet MACやPCIe® Gen4など、ハイエンドな機能に必要なIPを統合。
    • 低消費電力: 7シリーズFPGAと比較して最大**60%**低い消費電力。
  • 主な用途: ワイヤレスMIMO技術、Nx100G有線ネットワーキング、データセンターのネットワーキングおよびストレージアクセラレーション。

5. Artix® UltraScale+™ FPGA

コスト最適化と低消費電力を重視したローエンド〜ミッドレンジFPGAファミリーです。

  • 特徴:
    • コスト最適化: 卓越した性能/ワットを目指し、コストに敏感なアプリケーション向けに設計されています。
    • 超小型パッケージ: InFO (Integrated Fan-Out) などの革新的なパッケージ技術により、超小型フォームファクタと高い演算密度を実現。
    • トランシーバー性能: 最大16 Gb/sのトランシーバーを搭載し、マシンビジョンや4K放送などの高度なプロトコルに対応。
    • 高いDSP演算密度: 同クラスのFPGA製品の中で最高のDSP性能を提供。
  • 主な用途: マシンビジョン、産業用IoT、4K放送、コスト重視のネットワークアプリケーション。

6. Spartan® UltraScale+™ FPGA

Artixよりさらにコストと低消費電力を重視したシリーズで、最新のI/O機能とセキュリティを16nmで実現しています。

  • 特徴:
    • 高I/O対ロジックセル比: I/O集約的なアプリケーション向けに設計。
    • 低消費電力: 従来の28nmデバイスと比較して最大**30%**の総消費電力削減。
    • 最新のセキュリティ機能: NIST承認のポスト量子暗号やPUF（物理的複製不能関数）によるセキュリティを提供。
  • 主な用途: ボード管理制御、I/O拡張、産業用/医療用マシンビジョンなど。

7. VERSAL Adaptive SoC

Versal™ Adaptive SoC（アダプティブSoC）シリーズは、従来のFPGAの枠を超え、ACAP (Adaptive Compute Acceleration Platform) という新しいカテゴリを確立するものです。TSMCの7nm FinFETプロセス技術をベースに、高性能なプロセッサ、プログラマブルロジック、そして専用のアクセラレーションエンジンをネットワーク・オン・チップ (NoC) で接続した、真のヘテロジニアス・コンピューティング・プラットフォームです。

Versalの主要な特徴は、多様な演算エンジンを統合し、あらゆるアプリケーションに対してシステム全体のアクセラレーションと高い性能/ワットを実現することにあります。

Versalは、以下の主要なエンジンで構成されています。

  1. スカラー・エンジン (Scalar Engines):
    • PS (Processing System): Arm® Cortex®-A72（アプリケーション処理ユニット）と
      Arm Cortex-R5F（リアルタイム処理ユニット）などのCPUコア。
  2. 適応型エンジン (Adaptable Engines):
    • PL (Programmable Logic): 従来のFPGAファブリック。
      アルゴリズムの進化に合わせて再構成が可能です。
  3. インテリジェント・エンジン (Intelligent Engines):
    • AI Engine (AIE): 機械学習の推論や高度な信号処理（DSP）に特化した、
      SIMD VLIWベクタプロセッサのアレイ。
      非常に高いスループットと電力効率で並列処理を実行します。
    • DSP Engine: 従来のDSPスライスも強化されています（DSP58など）。
  4. ネットワーク・オン・チップ (NoC):
    • デバイス内のすべてのエンジン、メモリ、I/Oをシームレスに接続する
      高性能なハードウェア・インターコネクト。データ移動のボトルネックを解消します。

主要なVersal製品シリーズ
Versalポートフォリオは、特定の市場とワークロードに合わせて最適化された複数のシリーズで構成されています。

1. Versal AI Core シリーズ (VC)

  • 特徴: AI Engineを最も豊富に搭載し、AI推論に特化したブレークスルーなスループットを提供します。
  • 用途: クラウドAI、ネットワーク（5G基地局）、自動運転、大規模な医療画像処理など、最高のAI性能が求められるアプリケーション。

2. Versal AI Edge シリーズ (VE)

  • 特徴: 電力効率と低レイテンシを重視した設計。AI Engineを搭載し、リアルタイムのエッジAI処理に最適化されています。
  • 用途: 自動運転システム（ADAS）、産業用ロボット、予測保全、熱・電力制約の厳しいエッジアプリケーション。

3. Versal Prime シリーズ (VM)

  • 特徴: AI Engine非搭載の汎用的なミッドレンジシリーズ。強力なスカラー・エンジン、PL、および**ハードIP（PCIe® Gen5、100G Ethernetなど）**をバランスよく統合しています。
  • 用途: 組み込みコンピューティング、ビデオ処理（8Kビデオ対応のVCU搭載Gen 2デバイスあり）、制御システム、ネットワーク・インライン・アクセラレーション。

4. Versal Premium シリーズ (VP)

  • 特徴: ポートフォリオの中で最高の高帯域幅とインテグレーションを実現するハイエンドシリーズ。112G PAM4トランシーバーや600G Ethernet/Interlakenなど、最先端のネットワーキングIPを搭載。
  • 用途: データセンターのインフラストラクチャ・アクセラレーション、高性能テスト/測定機器、次世代有線/無線通信。

5. Versal HBM シリーズ (VH)

  • 特徴: HBM2e (High Bandwidth Memory) DRAMを統合し、超広帯域のメモリを提供するシリーズ。メモリ帯域幅がボトルネックとなるワークロードに最適。
  • 用途: HPC（ハイパフォーマンス・コンピューティング）、ビッグデータ解析、高度なシミュレーション。

6. Versal RF シリーズ

  • 特徴: RF-ADC/RF-DACを統合したRFSoCの次世代版。AI Engineを組み合わせることで、広帯域RF信号処理とデジタル処理を単一チップで実現。
  • 用途: 5G/6G無線通信、レーダー、防衛・航空宇宙。

Versalは、ハードウェア設計者だけでなく、C/C++やPython、各種フレームワーク（Vitis AIなど）を使用するソフトウェア開発者にも開かれた開発環境を提供し、設計の抽象度を向上させることで、市場投入までの時間を短縮します。