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222-00332-10-23
http://socionext.com/jp/Tel 045-568-1015
9 17
SoCPlatform SoC
Copyright 2015-2018 Socionext Inc.AD04-00059-5 November 2018編集 カスタムSoCソリューション事業部 事業営業部
Platform SoC
1 2
LegacyTechnology
AdvancedTechnologyAdvanced
Technology
Custom LSIPlatform SoCCustom SoC
2 Die1 Die
Custom SoC
Dhr
ysto
ne最適化
0 1 1 2 2 3 3 4
3.23DMIPS/MHz1.86DMIPS/MHz
1.90DMIPS/MHz
1.96DMIPS/MHz
2.29DMIPS/MHz
2.32DMIPS/MHz
S72@CA15 S72@CA7 S73@CA7
AA9@CA9 AtomE3845 AtomE3827
Platform SoC
Func
tion
Performance
PCI Express
USB 3.0
User Logic
Platform
③②
Bridge IC
HDD
SATA
②Custom LSI
Platform SoC①
User Logic
プラットフォームSoC（以降、"PF SoC）とは、お客様の開発期間の長期化や開発コストのシステム開発リスクを低減する当社のシステム開発支援ソリューションのベースとなる汎用プロセッサです。高性能なCPU/GPUを搭載し、更に高い拡張性を持っているなど、既存のアプリケーションプロセッサでは対応できない多様なニーズに対応でき、お客様の課題を解決します。
高性能なCPUやGPU、高速なインターフェイスを搭載している本製品ファミリは、高性能でかつ低消費電力なシステム開発を、低コストで短期に実現する最適な製品です。事務機器・産業機器・医療機器など、既存のアプリケーションプロセッサでは対応できない多様なニーズにお応えする製品をラインナップしています。さらに評価ボードやソフトウェアも整えておりますので、すぐにシステム開発を行うことが可能です。
ユーザー独自の機能をLSIで実現し、システムを構成するには2種類のアプローチがあります。ひとつはユーザー・ロジックを搭載するSoCを全く新規に開発する方法（③）、もうひとつはPF SoCとの差分だけを新規にユーザー・ロジック搭載LSIとして開発し、チップセットで利用する方法です（②）。
●高性能なCPUと先進のGPUを搭載PF SoCは、高い処理性能を持つCPUとGPGPUコンピューティングに対応したGPUを搭載し、さらにソフトウェアの開発環境をより整備したことにより、これまでハードウェアで実現してきた機能を、ソフトウェアで実現する可能性を高めます。ソフトウェア指向をすすめることで、システムの開発効率やソフトウェア資産の継承性・可搬性を高め、お客様製品のプロダクト・インを早めます。
●機能拡張しやすいSoCPF SoCは、製品構成上SoCの外部にハードウェアで機能拡張したいといった要求にも対応できます。カスタムLSIなどを外部に接続する場合、その接続がボトルネックにならないように十分な帯域をもつPCI Expressなどの高速インタフェースを搭載していますので、高性能なシステム開発が可能です。
ウェアは、OSやドライバはもちろん、PF SoCの性能を最大限に引き出すファームウェアに加え、開発期間を短縮し資産の流用性を高めるOpenGL、OpenCLなどの標準的なOpenAPIをサポートするライブラリで構成されています。
●開発効率を高める開発環境プラットフォームソフトウェアは、PF SoCユーザーのソフトウェア開発投資効率を高めることを目指しています。このソフト
PF SoCは、CPUコアにArm社が開発したArmCortex-A15※
を複数搭載し、高速に動作させることができます。Cortex-A15に加えてソフトウェアの互換性があり低電力動作が可能なArm Cortex-A7も搭載しています。これらのCPUコアを活用し、Armが提唱するbig.LITTLEアーキテクチャを構成することで、高い処理性能と低消費電力動作という二つの相反する要求に高いレベルでお応えします。これらのCPUコアは、それぞれ独立させAMP型のプロセッサとしてご利用いただくことも可能です。 ※MB86S73を除く
●待機応答機能PF SoCは、ネットワークインターフェースを持つ装置における省電力化を実現するために待機応答機能を搭載しています。ネットワーク装置がアイドル状態の時に不要な箇所への電源供給を停止し、ネットワークからのアクセスに自律的に代理応答することで、ネットワークに接続された状態を維持しながらシステムの省電力化を実現します。システムを再稼働させるデータを受信した場合には、CPUに電源を投入して速やかにシステムを立ち上げることができます。
●DDRリテンションモードPF SoCは、メモリデバイスをセルフリフレッシュする機能を搭載しており、待機時には、必要最低限のブロックをのぞいた全ての電源を落とすことが可能（DDRリテンションモード）です。これにより消費電力は1mWを大きく下回る超低消費電力での待機状態を実現、さらに復帰時には瞬時に立ち上がる画期的な
●細やかな電源ドメイン制御SoCに使用しない機能への電源供給を停止することで、システムの消費電力を低減することができます。PF SoCはきめ細やかな電源制御を可能にするために、SoC全体を複数の電源ドメインに分割しています。●PCI Expressによる機能拡張
PF SoCはPCI Expressを搭載しています。ユーザー・ロジックとPF SoCを接続することで、ユーザー独自の強みであるロジックと高い処理性能を持つCPUを同時にご利用いただけます。
●USBによる機能拡張USBによる機能拡張の例として、USB SATA Bridge ICを接続することによりSATAインタフェースを拡張し、ハードディスク（HDD）などのストレージデバイスの接続を可能にします。
新規にカスタムSoC（③）を開発する場合、既存のPF SoC（①）をベースとした開発をすることで、新規開発時の様々なリスクを低減させることができます。また、PF SoCは、CPU・GPUコア、それに付随するメモリ・インタフェース・ブロック、メディア処理ブロック、高速I/Oブロックなどの構成があらかじめ定義されています。これを新規SoC開発に流用することで、論理設計や検証時間を大幅に短縮することができます。さらに、ソフトウェアの開発もESの完成を待たずに開始することが可能です。チップセット（②）で利用する場合は、開発費の削減と開発期間を短縮できるので、カスタムLSIの開発開始からESを搭載したボードでの評価を開始できるようになるまでの期間を、最短3か月で実現できます。
プラットフォームSoCについて
高性能なCPU
高い処理能力を持つCPUに加え、GPUとしてArm Mali-T624を搭載しています。先進のGPUであるMali-T624を活用することにより、高度なグラフィックス処理だけでなく、並列化された
演算処理全体の性能を向上させるGPGPUコンピューティングを可能にします。
機能です。バッテリで動作させるようなシステムの消費電力の低減と復帰時間の短縮に寄与します。
先進のGPU
低消費電力
高い拡張性
カスタムSoC開発のリスクを低減
高性能なCPU/GPU搭載と高い拡張性で多様なニーズにお応えします。
Platform SoC
3 4
High SpeedIO Block
PCIe G24lane Arm®
NeonTM
Cache32K/32K
Arm®
NeonTM
Cache32K/32K
Arm®
NeonTM
Cache32K/32K
Arm®
NeonTM
Cache32K/32K
L2 Cache32KBL2 Cache 1MB L2 Cache 512KB
Arm®
MaliTM-T624
USB3.0HOST
USB2.0HDC
JTAG/TRACE
I2S(2) HDMI 1.4aMIPI DSI2D Graphics
Multi Codec
JPEG CodecSDIO(2)
Arm®
CortexTM-A151.6GHz
eMMC SPI UART
SystemManagement
Controller
NAND WoL GPIO
NOR GbE I2C
DDR3(1.6GHz)DDR3L
(1.333GHz)LPDDR3
(1.333GHz)
Arm®
CortexTM-A151.6GHz
Arm®
CortexTM-A71.2GHz
Arm®
CortexTM-A71.2GHz
Single core
Compute subsystem and Memory IF Block
System Controller Block
Media Processing Block
High SpeedIO Block
PCIe G24lane (2) Arm®
NeonTM
Cache32K/32K
Arm®
NeonTM
Cache32K/32K
Arm®
NeonTM
Cache32K/32K
Arm®
NeonTM
Cache32K/32K
L2 Cache32KBL2 Cache 1MB L2 Cache 512KB
Arm®
MaliTM-T624
USB3.0HOST (2)
USB2.0HDC (1)
USB2.0HOST (1)
JTAG/TRACE
I2S(2) FPD-link2D GraphicsJPEG CodecSDIO(2)
Arm®
CortexTM-A151.6GHz
eMMC SPI UART
SystemManagement
Controller
NAND WoL GPIO
NOR GbE I2C
DDR31.6GHzDDR3L
1.333GHz
Arm®
CortexTM-A151.6GHz
Arm®
CortexTM-A71.2GHz
Arm®
CortexTM-A71.2GHz
Single core
Compute subsystem and Memory IF Block
System Controller Block
Media Processing Block
High SpeedIO Block
PCIe G24lane (2) Arm®
NeonTM
Cache32K/32K
Arm®
NeonTM
Cache32K/32K
L2 Cache32KBL2 Cache 512KB
Arm®
MaliTM-T624
USB3.0HOST (2)
USB2.0HDC (1)
USB2.0HOST (1)
JTAG/TRACE
I2S(2) FPD-link2D GraphicsJPEG CodecSDIO(2)
eMMC SPI UART
SystemManagement
Controller
NAND WoL GPIO
NOR GbE I2C
DDR31.333GHz
DDR3L1.066GHz
Arm®
CortexTM-A71.2GHz
Arm®
CortexTM-A71.2GHz
Single core
Compute subsystem and Memory IF Block
System Controller Block
Media Processing Block
MB86S72
MB86S71
MB86S73
MB86S8x
MB86S8z
MB86S7x
Under PlanningNow
v7 arch. v8 arch.
Perfo
rman
ce
Time
●小型・ポータブル機器向けArm汎用プロセッサ「MB86S71」は、ポータブル機器に向けた高性能でかつ消費電力性能に優れた汎用Armプロセッサです。1.6GHzで動作するArm Cor tex-A15コアと、同時に消費電力性能の高いCortex-A7コアのそれぞれデュアルで搭載することにより十分に高い処理能力をもっています。これら4つのCPUコアにより、Arm社が提唱するbig.LITTLEアーキテクチャを構成し、高い処理能力と低消費電力動作を実現します。また、WoL（待機応答）機能や、LPDDR3にDDRリテンションモード、細かな電源ドメインの分割など、様々な視点においてシステムの低消費電力を支援します。また、本製品はインターフェースの充実を図りながら、16mm×16mmのパッケージを採用していますので、小型の組込機器に最適です。本製品向けには、通常のPF SoC向けに提供されるプラットフォームソフトウェアに加えて、AndroidやJavaといったフレームワークを実装することで、グラフィカルでかつ応答性能が要求されるアプリケーション向けに利用されるコンテンツ開発環境なども動作させ、お客様のシステム開発の効率と品質を高めます。
MB86S71
●高性能で低消費電力なシステム開発に最適なArm汎用プロセッサ
「MB86S72」は、「MB86S73」の上位機種として開発されました。Arm Cortex-A15を2コアと、Arm Cortex-A7を２コア搭載しております。これら４つのCPUコアによって、Arm社が提唱するbig.LITTLEアーキテクチャを構成し、高い処理性能と低消費電力動作を実現します。GPUにはArm Mali-T624を搭載しています。MB86S72は当社独自の拡張Wake on LANの機能（待機応答）を備えていますが、それに加えてWake on USB機能などにも対応します。また、使用しない機能ブロックの電源を細かに制御可能であったり、メモリコントローラは、スリープ状態においても外部のSDRAMへ電力を供給し続けることができたりするなど、様々な視点においてシステムの低消費電力化を支援します。
●処理性能と省電力をバランスよく実現するArm汎用プロセッサ
「MB86S73」は、高性能・高電力効率のArm Cortex-A7を2コア搭載し、独自のハード実装により、1.2GHzで高速動作することができます。CPU性能を測定するベンチマークからも電力効率が極めて高いことが言えます。MB86S73は細分化された電源ドメイン、およびクロックドメインにより、様々なユースケースに最適な電力制御を行ない、低消費電力を実現します。例えば、メモリデバイスをセルフリフレッシュモードに入れ、MB86S73自身の電源を落とすリテンションモードをサポートしており、1mWを大きく下回る超低消費電力での待機状態を実現し、システムの消費電力の低減と復帰時間の短縮に寄与します。またDIMMにも対応していますので、システムに適したメモリを選択しやすくなります。MB86S73は、GPUとしてMal i -T624を搭載しています。OpenGL ES 3.0に対応した先進のGPUなので、汎用性の高いソフトウェアプラットフォームを実現することができます。様々なベンダーから提供されているオーサリングツールで作成された、例えば３DグラフィックスによるGUIを高速に描画することができるので、組込み機器でもリッチなUIを実現することができます。
MB86S72
MB86S73
製品ロードマップ
画像処理のうち、組込機器で特に利用シーンの多いJPEGの処理は、専用のCODECを搭載することで、処理速度を向上させながら、CPUの負荷を軽減し、消費電力も抑えます。MB86S73は、当社独自の待機応答機能を備えています。ネットワークWake on LAN、自動応答に加えて、Wake on USB機能などにもサポートします。ネットワーク処理の一部をハードウェア化することで、CPUの負荷を軽減でき、通信中も他の処理にCPUを割り当てることができます。
Platform SoC
5 6
SystemController
SystemCtrl Drivers
Open Framework
Cortex-A15/Cortex-A7 Custom LSI
DriversSystem CtrlFirmware
Drivers
Applications
UserMiddleware
Platform Specific
Linux Kernel from Linaro
システム開発の大規模化や性能向上の課題を解決するためにはソフトウェアを充実させることが必要です。そのため当社は「プラットフォームソフトウェア」（PF SW）を提供します。
本ソフトウェアはPF SoCの性能を最大限に引き出し、既存ソフトウェア資産の流用性と性能可搬性を高めるだけでなく、サードパーティ製のソフトウェアの導入を容易にするなど、ソフトウェアの開発効率を高めます。
組込み機器におけるソフトウェアのうち、基本機能を担うソフトウェア階層であり、PF SoCを制御するドライバーやファームウェア、Linux Kerne lといったソフトウェア群に加えて、OpenGL、OpenCLなどの標準化されたOpen Frameworkの活用をサポートします。
本ソフトウェアは、全てのPF SoCに共通のものが提供され、上位アプリケーションの互換性を高め、また既存のソフトウェアの流用性を高めますので、開発期間や開発コストといった開発リスクを低減するのに有効です。これは、PF SoCをベースに開発されたカスタムSoCにおいても同様のメリットを享受できます。
開発環境製品仕様
CPUcore
Function
パッケージ
開発評価ボード
3D/GPGPU
MEMC
SCB CPU
LAN
FLASH-IF
SERIAL-IF
CODEC
Display
AUDIO
SD
PCIe
USB 3.0
USB 2.0
MB86S71
CortexTM-A152core Up to 1.6GHz
1MB-L2C
CortexTM-A72core Up to 1.2GHz
512kB-L2C
MailTM-T6241core 400MHz 32kB-L2C
DDR3 1.6GHz,DDR3L 1.333GHz,LPDDR3 1.333GHz,
64bit/32bit
125MHz
GbE, WoLTCP Accelaration
HSSPI, NOR, eMMC,NAND
HSSPI/NOR
UART 3ch, GPIO 16ch,I 2C 3ch
4K対応 multi-stream video,32k x 32k JPEG CODEC
HDMI / MIPI DSI
2ch I2S
2ch SDIO
1ch PCIe-Gen2-4lane +Data Scrambler
1ch Host
1ch Device
CortexTM-A152core Up to 1.6GHz
1MB-L2C
CortexTM-A72core Up to 1.2GHz
512kB-L2C
MailTM-T6241core 400MHz 32kB-L2C
DDR3 1.6GHz,DDR3L 1.333GHz,64bit/32bit
125MHz
GbE, WoLTCP Accelaration
HSSPI, NOR, eMMC,NAND
HSSPI/NOR
UART 3ch, GPIO 16ch,I 2C 5ch
32k x 32k JPEG CODEC
FPD Link (4lane)
2ch I2S
2ch SDIO
2ch PCIe-Gen2-4lane +Data Scrambler
2ch Host
1ch Host,1ch Host/Device
-
CortexTM-A72core Up to 1.2GHz
512kB-L2C
MailTM-T6241core 400MHz 32kB-L2C
DDR3-1.333GHz,DDR3L-1.066GHz,64bit/32bit
125MHz
GbE, WoLTCP Accelaration
HSSPI, NOR, eMMC,NAND
HSSPI/NOR
UART 3ch, GPIO 16ch,I 2C 4ch
32k x 32k JPEG CODEC
FPD Link (4lane)
2ch I2S
1ch SDIO
2ch PCIe-Gen2-4Lane +Data Scrambler
2ch Host
1ch Host1ch Host/Device
MB86S72 MB86S73
SoftwarePlatform
PF SoCは各製品毎に開発評価ボードをご用意しています。各製品毎にLinux BSPをご用意していますので、お客様には直ちに開発や評価を始めていただくことができます。
PF SoCの開発評価ボードと接続して、ユーザーロジックを搭載するカスタムLSIの評価に使える「セミカスタム・ボード」も用意しています。このボードに搭載されるFPGAには約1500万ゲートのユーザー・ロジックを実装できます。
プラットフォームソフトウェア
本ソフトウェアでは、システム制御に関わる処理やセキュア機能、ネットワーク待機応答機能などの独自機能に関連するソフトウェアをSystem Controller Firmware(SCFW)に集約しており、アプリケーションはこのファームウェアを介してSoCを制御します。PF SoCのユーザーはLinuxと連携して機能するこのファームウェアを活用する事で、当該機能の開発負担を削減でき、アプリケーション開発へのリソースシフトが可能になります。例えば、SoCを省電力モードへ遷移させる場合は、アプリケーションからは一般的なLinuxのフレームワークを使いますが、その下層ではLinuxとSCFWが密に連携し動作することで、とくにアプリケーション開発者にSoCの電源、クロック制御機能について意識させることなく状態を遷移します。
省電力モードからの復帰などもSCFWがその制御を担います。LinuxとSCWFがSoCの制御を適切に役割分担することで、システムを堅牢にし、ハードウェアの拡張やカスタマイズにも柔軟に対応します。
新規にカスタムSoCを開発する場合も、カーネルやBSPへの影響を最小限にとどめることができ、PF SoCとそれを動作させるソフトウェアを速やかに入手することが可能です。
今後は、オープンソースソフトウェアの活用やパートナーとの連携を積極的に推進しながらミドルウェアの拡充をはかるのはもちろん、組込みOSなどもサポートの範囲を広げていく予定です。
また、システム全体の電源制御をより簡便にするための仕組みとして、Linux上のアプリケーションから、PF SoCだけでなくカスタムLSIの電源をシームレスに管理するような、ソシオネクストならではのソリューションを用意します。
