GOWIN、知ってますか
RTLを語る会#18 にてGOWINのFPGAボードをいただきました！ありがとうございます！
私が運よくゲットしたのは「Tang Mega 138K Dock」というものです。
2～3万で入手できそうです。パパのお小遣いでギリギリ行けるか…？ぐらいのボードですね。
逸般人ならワンクリック…いや、既に積まれているといったところでしょうか。
為替の関係もあり、Xilinx(AMD)やALTERA(Intel)のボードは昔の2倍ぐらいになっています。
PCIeやSPF+を遊べるSerDesが使えるデバイスのボードを買おうとすると5万～って感じになるかと思いますので、そういう意味でもお値打ちものではと思います。
AliExpress：
Amazon：
「Tang Mega 138K Dock」って？
シゴトでXilinxやALTERAを扱っている方であればデバイス名を聞いただけでfMAXやリソース量がおおよそ想像できるかと思います。
そういった方でもGOWIN、EFINIXともなると中々使う機会がなくイメージ沸きにくいのではないでしょうか。
ハードウェア
まずはスペックから見ていきましょう。各社で、なるべく似たようなボードやデバイスの情報を並べてみました。
| 項目 | GOWIN | Xilinx | ALTERA | Lattice | EFINIX | Microchip | ← |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ボード | Tang Mega 138K Dock | Kria KV260 Vision AI Starter Kit | Starter Platform for OpenVINO Toolkit | CertusPro™-NX FPGA Versa | Titanium Ti375 C529 開発キット | PolarFire SoC Discovery Kit | PolarFire FPGA Splash Kit |
| ボード価格 | 2.4万 Amazon |
4.6万 Digikey |
11万 Digikey |
7.4万 Digikey |
7.1万 Digikey |
2.0万 Microchip |
8.4万 Microchip |
| FPGA型番 | GW5AST-LV138PG484A | K26-SOM XCK26‑SFVC784‑2L ※カスタム仕様 |
5CGTFD9 | LFCPNX-100-9LFG672I | Ti375C529I3 | MPFS095T-1FCSG325E | MPF300T-1FCG484E |
| シリーズ | Arora V | Zynq UltraScale+ MPSoC | CycloneV-GT | CertusPro-NX | Titanium with Transceivers | PolarFire SoC | PolarFire |
| プロセス | TSMC 22nm LP |
TSMC 16nm FinFET |
TSMC 28nm |
Samsung 28nm FD-SOI |
TSMC 16nm |
自社? 28nm |
← |
| DDR I/F | DDR3x32 0.8Gbps |
DDR4x64 2.4Gbps |
DDR3x32 | LPDDR4x32 4.2Gbps |
LPDDR4x32 3.2Gbps |
DDR4x16 1.6Gbps |
DDR4x32 3.2Gbps |
| CPU Core | RiscV 0.8GHz |
Cortex-A53:4コア(1.5GHz) Cortex-R5F(0.6GHz) |
RV32IM(F)Ziscr_Zicbom NiosV/g ※ソフトコア ～200MHz? Celeron DualCore(※FPGA外) |
RV32IMC ※ソフトコア |
RV32IMACFD VexRiscv:4コア 1GHz |
RV64GC U54:4コア,E51:1コア 0.66GHz |
|
|
MIPI D-PHY (Data/Clock) |
Rx:2.5G (8/2) |
2.5G | × | 1.5G | Rx:1.5G (64/11) |
Rx:1.5G | ← |
| LUT/FF | LUT4*138K/138K | LUT6*117K/256K | LUT6*114K/454K | LUT4*80K | LUT4*370K | LUT4*95K | LUT4*300K |
| BRAM[bit] | 6M(18k*340) | 5.1M(36K*144) 18M(288K*64) |
12M(10K*1160) | 3.7M(18k*208)+ 3.6M(512k*7) |
27M(10k*2688) | 6M(20k*308) | 19M(20k*952) |
| DSP | (27x18)*298 | (27x18)*1248 | (18x18)*684 | (18x18)*156 | (18x18)*1344 | (18x18)*292 | (18x18)*924 |
| LVDS[bps] | 1.25G? | 1.25G | 0.8G | 1.5G | 1.5G | 1.5G | ← |
| SerDes | 12.5G*4 | 12.5G*4 + 6G*4 | 6.1G | 10G*8 | × | x | 12.7G*8 |
| PCIe | Gen3x4 | Gen3x4 | Gen2x4 | Gen3x4 | × | × | Gen2x4 |
- 非FinFET型のプロセスとしては最新
- FinFET型より安価な構造のプロセス
- 手ごろな価格の28nmプロセスより性能が高くコスパ良い
- PCIeが安価に使える貴重なボード
- PCIeを使えるボードって基本高いんです。この価格で遊べるのは貴重
- 他のデバイスはRootにもなれるものも多いですが、AroraVはEndPointのみ
- Gen3x4は実効3.5GB/sぐらいで、24bitの4K画像が理論値140fpsなので60fpsは狙えそう
- リソースは程よいミッドレンジ(LUT,DSP,BRAM)
- MAX10のいちばんおっきいやつ(10M50)の2倍っていえば大体イメージ掴めますかね
- 最近流行の(画像のラインバッファとかに使うような)ラージRAMは無い
- DSP自体は新しめの構成で量もそこそこ
- とにかく安い
- 同価格帯のPolarFireSoCにPCIe(SerDes)が生えてる
- 性能でいうならCertusProNX同等で1/3の価格
というわけで、ハード的な面でいうと非常にお得な基板だと思います。
知らなければ5～万ぐらいかなって思うボードです。
ソフトウェア
GOWIN FPGA Designerが開発環境になるようです。
ツールライセンスは2025年11現時点では無償で1年更新。
RiscVのソフト開発は別にあるようですがまだ未確認。
外観
FPGAマガジン公式が詳しいですね。インターフェース色々あります。リンク先に回路図もありました。
Amazonに液晶付きのものが売ってたり、バッテリー管理用のICが居たりして面白いです。
- FPGA自体はSOM(SystemOnModule)化されており電源回路とDDR3(MT41J128M16JT-125:K)、Flash(W25Q64)搭載
- USB3.0はCH569Wというマイコンを介しての接続
- HDMIはFPGA直結
裏面の下側に「31002」とありますが、これが基板のリビジョンになるようです。
キャリアボードの回路図は3パターン。何が違うのか一応確認。
※以下は私がざっとみた感じでの概要なので、抜けや間違いはあると思います。
31002で何か困ることは今のところ無さそうかな。
| 回路図バージョン | シルク | リリース日 | 概要 |
|---|---|---|---|
| Rev.1.2 | 31002 | 2024/10/30 | ■Dock初代 |
| REV.1.4 | 31005 | 2025/2/11 | ■Dock NEO ・PWR_KEYラインのリーク電流(5mA)問題修正 ・PMIC周り改善 H1～H4穴をM2→M2.5に変更 |
| Rev.1.4 | 31004 | 2025/3/30 | ・H1～H4穴をM2.5→M2に変更(戻した) ・MIPIカメラ(J15)へのDBG_I2C接続部削除 |