mini|Agilex FPGA und SoC mini|Altera Corporation Agilex ist ein Markenname der US-amerikanischen Firma Altera für eine FPGA-Familie von integrierten und programmierbaren Schaltkreisen der Digitaltechnik
Die Auslieferung der ersten Agilex-FPGA-Familie (heute Agilex 7) begann im Jahr 2019 als Altera zu Intel gehörte. Gefertigt werden die Chips im sogenannten 10-Nanometer-SuperFin-Verfahren, einer modernen Fertigungstechnik bei Intel.
In den Hardwarebeschreibungssprachen VHDL oder Verilog wird die Funktion beschrieben, die Synthese zur Erstellung der Netzliste und daraus die Implementierung () für die Konfiguration des FPGAs erfolgt mit der Software Quartus Prime.
Agilex-Produktfamilien und ihre Aufgaben Die Agilex-Reihe umfasst zwei Haupttypen von Mikrochips. FPGAs: programmierbare Logikchips, deren digitale Schaltungen flexibel an verschiedene Aufgaben angepasst werden können SoC-FPGAs (System-on-Chip): anpassbare Logikschaltkreise mit zusätzlichen Hauptprozessoren auf einem einzigen Chip
Agilex-FPGAs waren ursprünglich auf leistungsintensive Anwendungen wie die Datenverarbeitung in Rechenzentren ausgerichtet. Das Portfolio wurde um mehrere neue Agilex-Serien erweitert, die sich durch unterschiedliche Eigenschaften wie geringeren Stromverbrauch und niedrigere Logikdichte auszeichnen, um ein breites Anwendungsspektrum abzudecken.
Haupteinsatzgebiete Edge-AI: Künstliche Intelligenz, die direkt auf dem lokalen Gerät verarbeitet wird und nicht auf einem entfernten Server. Robotik: Steuerungssysteme für Roboter (ROS-2) Technik für Mobilfunk und drahtlose Netzwerke Verarbeitung von Videosignalen
Unterschiede gegenüber Grafikprozessoren oder CPUs Während normale Hauptprozessoren (CPUs) oder Grafikprozessoren (GPUs) durch die zeitlich verschachtelten Abläufe schwankende Ausführungszeiten haben können, dies kann beispielsweise von extern ausgelöste Interrupts oder durch unterschiedlich lange Speicherzugriffszeiten durch Caches ausgelöst sein, arbeiten FPGAs, so die komplette Funktion ausschließlich in einer synchronen und parallel ablaufenden Digitalschaltung abgebildet ist, mit einem streng deterministischem Zeitverhalten. Bei komplexeren Funktionen kommen aber auch in FPGAs in Form von IP-Cores Lösungen zur Anwendung, welche auf Prozessoren und darauf aufbauend verschieden umfangreiche Software zur Anwendung, wodurch dieses deterministische Zeitverhalten nicht eine generelle Eigenschaft von FPGA-Implementierung ist, sondern primär von der jeweiligen Form der Implementierung abhängt.
Besonderheiten der Agilex-Familie Die Familien Agilex 5 und Agilex 3 erlauben es, erlernte Parameter neuronaler Netze einer Künstlichen Intelligenz (KI) direkt in den internen 20-kbit-SRAM-Speicherblöcken des FPGAs zu halten, ohne auf externe RAM-Speicher (DDR) zugreifen zu müssen.
Je nach Familie stehen zusätzliche, fest im Schaltkreis verbaut Funktionen (Hard-IP-Blöcke) zur Verfügung. Dazu gehören Hardware-Verschlüsselung (AES) für Sicherheit, spezielle Netzwerkelektronik für zeitkritische Daten (TSN) sowie Kamera- und Display-Schnittstellen (MIPI).
Durch integrierte KI-Recheneinheiten (AI Tensor Blocks) und intelligente Software-Werkzeuge (wie OpenVINO oder die FPGA AI Suite) lassen sich KI-Modelle aus gängigen Systemen (wie TensorFlow oder PyTorch) automatisch einbinden. Entwickler müssen dafür nicht zwingend die komplizierten Chip-Sprachen VHDL oder Verilog beherrschen.
Agilex 9 Bei der Agilex-9-Familie handelt es sich um SoC-FPGAs (offizielle Bezeichnung: Agilex 9 SoC FPGA Direct RF-Series), die für Direct-RF-Anwendungen ausgelegt sind und Breitband-Datenwandler mit Abtastraten von bis zu 64 GS/s sowie Mittelband-Datenwandler mit hoher Signaltreue umfassen. Die Bausteine integrieren die Datenwandler (ADCs/DACs) über die Interconnect-Technologien EMIB und AIB zusammen mit Agilex-7- bzw. Stratix-10-FPGA-Dies in einem Gehäuse und enthalten einen ARM-basierten Prozessor sowie den Secure Device Manager (SDM). Die Hauptanwendungsgebiete sind Radar, Luft- und Raumfahrt, Militär und elektronische Kampfführung. Im Juni 2026 stellte Altera mit dem AGRW039 die nächste Gerätegeneration der Direct RF-Series vor, mit rund 45 % höherer Logik- und DSP-Dichte sowie Unterstützung für DDR5- und LPDDR5-Speicher. Engineering Samples sind verfügbar. Die Serienfertigung und Entwicklungskits sind für das dritte Quartal 2026 angekündigt.
Agilex 7 Die Auslieferung der ursprünglichen Familie von Agilex-FPGAs und -SoC-FPGAs begann 2019. Im Januar 2023 wurde die Familie in Agilex 7 umbenannt, da die Marke Agilex durch die Einführung eines numerischen Suffixes auf weitere FPGA-Familien ausgeweitet wurde. Agilex-7-FPGAs bilden eine Familie von Hochleistungs-FPGAs, die auf branchenführende Logikmatrix- und I/O-Geschwindigkeiten ausgelegt sind und sich an bandbreiten- und rechenintensive Anwendungen richten. Die Familie gliedert sich in die F-, I- und M-Serie und erreicht laut Hersteller etwa die doppelte Fabric-Performance pro Watt gegenüber konkurrierenden 7-nm-FPGAs. Die Agilex-7-SoC-FPGA-Varianten umfassen ein Hard-Prozessor-System auf Basis des ARM-Cortex-A53-Quad-Core-Prozessors, SerDes-Transceiver-Geschwindigkeiten bis zu 116 Gbit/s und PCIe 5.0 x16. Darüber hinaus unterstützt die Familie Compute Express Link (CXL) und bis zu 32 GB integrierten HBM2e-Speicher.
Agilex 5 Die Agilex-5-Serie umfasst FPGAs und SoC-FPGAs der Mittelklasse, mit niedrigerer Leistungsaufnahme und Logikdichte. Die E-Serie erreicht laut Hersteller bis zu 50 % geringere Gesamtleistungsaufnahme und bis zu 2,5-fache Fabric-Performance gegenüber Cyclone-V-FPGAs sowie eine 1,6-fach bessere Performance pro Watt gegenüber konkurrierenden 16-nm-FPGAs. Die D-Serie wird mit Stratix-10-FPGAs bzw. konkurrierenden 7-nm-FPGAs verglichen. Die Agilex-5-SoC-FPGA-Varianten verfügen über das erste asymmetrische Hard-Prozessor-System (HPS) der FPGA-Branche, bestehend aus einem 64-bit-Dual-Core ARM Cortex A76 (bis 1,8 GHz Taktrate) und Quad Core ARM A55 (bis 1,5 GHz Taktrate). Die zweite Generation der Hyperflex™-FPGA-Architektur unterstützt moderne Schnittstellen und Speicherstandards: GTS-Transceiver mit bis zu 28,1 Gbit/s, Hard-IP für bis zu 6× PCIe 4.0 x8 und 24× 10/25GbE (D-Serie) bzw. bis zu PCIe 4.0 x4 und 6× 10/25GbE (E-Serie), MIPI D-PHY von 2.5 mit bis zu 3,5 Gbit/s pro Lane sowie Speicher bis DDR5 und LPDDR5. Die D-Serie ist auf Performance und Energieeffizienz optimiert (515.000 bis 1.616.000 Logikelemente), die E-Serie auf minimalen Stromverbrauch und kompakte Formfaktoren (50.000 bis 656.000 Logikelemente). Die Hauptanwendungsgebiete sind Edge-KI und Embedded-Systeme, Industrie, Medizintechnik, Wireless-Anwendungen, Test- und Messtechnik sowie Robotik.
Agilex 3 Der Fokus der Agilex-3-Familie liegt auf optimierter Leistungsaufnahme und Kosteneffizienz bei vergleichsweise hoher Performance. Laut Hersteller bietet die Familie bis zu 1,9-fache Fabric-Performance und bis zu 38 % geringere Gesamtleistungsaufnahme gegenüber der Vorgängergeneration; derzeit ist die C-Serie verfügbar. Die Agilex-3-SoC-FPGA-Varianten verfügen über ein Hard-Prozessor-System auf Basis eines ARM-Cortex-A55-Dual-Core-Prozessors, GTS-Transceiver mit Geschwindigkeiten bis zu 12,5 Gbit/s sowie Hard-IP für PCIe 3.0 x4 und 10GbE. Hinzu kommen 2,5G MIPI D-PHY, LPDDR4-Unterstützung und der Enhanced DSP with AI Tensor Block mit bis zu 2,8 INT8-TOPS. Die Hauptanwendungsgebiete sind Industrie, Medizintechnik, Consumer Electronics, Sicherheitsanwendungen sowie Broadcast und Pro AV.
Galerie von Modulen mit Altera Agilex FPGA und SoC Die Quartus Prime Pro Edition erfordert für die meisten FPGAs eine kostenpflichtige Lizenz, bietet jedoch kostenfreie Lizenzen für Agilex 3 und Agilex 5 E-Series (ab Version 24.1) an.
Weblinks Lösungen, Entwicklungskits, Tutorials und Workshops für Agilex-3 Bausteine Lösungen, Entwicklungskits, Tutorials und Workshops für Agilex-5 Bausteine Introducing the Expanded Intel® Agilex™ Portfolio Video 10.01.2023 Intel® Agilex™ 5 FPGA Family Overview Video 10.01.2023 Agilex™ 5 E-Series No Cost License for Quartus® Prime Pro Video 01.04.2024
Einzelnachweise
Kategorie:Programmierbare Logik Kategorie:Integrierter Schaltkreis Kategorie:Prozessorarchitektur