专家观点|可重构计算可在解决长生命周期（LLC）市场的过时、可靠性、满足未来需求方面发挥重要作用

编者按：这两天集中讨论了长生命周期（LLC）产品，其实不只是航空航天和国防（A&D）领域，医疗、工业、汽车等领域也都是该领域的典型代表，而且随着第三波浪潮的到来，智能楼宇等也进入该领域。互相借鉴、共同解决由消费级电子市场主导的半导体产业发展带来的高可靠性、过时等问题。

观点来源：SemiWiki的Rahul Razdan

长生命周期（LLC）市场的根本问题是由消费级电子产品主导的半导体市场对LLC市场供应链的剧烈搅动，造成可靠性、过时等问题，在很多情况下需要管理未来需求的变化。

可重构计算

与此同时，在一个完全不同的技术领域，可重构计算自1990年代中期以来一直在发展。可重构计算的基本概念是根据应用的具体情况动态地构建硬件，以优化性能或功率。

可重构计算始于PRISM系统，提供了一个板级可编程接口，性能好但可用性差。1996年，PRISC架构问世，采用可编程指令模型，并集成了编译器流程。最大优点是简单，但由于采用2输入/1输出操作码格式，性能有限。

最后，一个类似于图形协处理器的模型GARP扩展了该模型。可重构计算在网络和密码学应用中获得了成功。此外，许多嵌入式处理器应用遍布从MicroBlaze到Tensilica。也许这些概念最直接的应用是在RISC-V开源项目中。

与LLC供应链的关系

大规模的重新配置不仅可用于性能/功率优化，还可以用于解决半导体过时、可靠性和吸收未来需求波动等问题。

在这种架构中，系统由大量可编程器件（CPU、FPGA、神经网络/模拟信号链）组成。唯一真正的问题就变成了对最终实现投入了多少。要投入的数量是系统设计的预期寿命和基础器件的预期可靠性的函数。如何解决LLC的关键问题：

·过时。系统功能与可编程器件的映射是动态的。一般而言，可编程部件的过时率要低得多。Xilinix宣称从未对FPGA进行过报废。即使发生这种情况，可以在系统中做出合适的替换，并重新编译功能。最后，甚至可以使用大库存策略，因为相同的可编程部件可以在大量的应用中重复使用。

·可靠性。如果基本器件是为消费市场而制造，则器件的可靠性将设计为五年。使用可编程结构，就可以获得自然冗余，并在检测到故障时动态移动功能。

·未来需求。对于一个将持续30年的产品来说，总会有更新核心功能的需求，而拥有一个可编程器件是增加功能的一种方式，不需要移除和更换周期，这在智能交通或城市等应用中尤为有趣。

解决安全问题

这种方法的一个非常有趣的副产品是安全。今天，由于大量的硬件在美国以外的地方制造，破解系统功能甚至最坏的后门都是安全问题。在可重构计算的世界里，这两个问题都可以朝积极的方向解决，有以下三个原因：

·特定元器件的数量。由于特定元器件的数量有限，因此可以非常密切地监测其安全特性。

·可编程定位。通过在可编程器件中动态移动功能，可以最大限度地减少后门或其他窥视方式。

·系统功能隔离。在最终器件中可以建立故障保护装置，在必要时擦除系统程序。

结论

将这一切结合起来的关键能力是软件(主要是EDA)与运行时维护操作系统相结合。其核心概念与美国航天局定制的高度冗余可编程空间系统的设计方法并无太大差别，但商业市场上尚不具备所需的EDA能力。