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ラティスFPGAの機能安全

Functional Safety in Lattice FPGAs
Posted 03/29/2016 by David Wang

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現代の産業における製造ラインの重要性を強調しすぎることはありません。実質、あなたが持っているものの全体、もしくは一部はこの技術を使って製造されています。それでも、工業化の当初は、労働者にとって危険も伴いました。工業化の歴史は労働者の安全と工業生産技術によるパワー、スピード、信頼性のバランスの歴史のように見えます。これらの重要な懸念に対応するために、時間をかけて多くの安全プロトコルや基準が検証・証明され、開発されていきました。とくに、自己診断や冗長システムなど、リスクの軽減ができる様々な技術を使った機械に注目が集まっています。

現代の製造システムにおいて、機械安全はシステムを起動するマイクロチップを含めた、製造ラインの様々な電子部品のリスク管理も意味します。ASICは、その固定機能によって安全性を考慮してテストすることが容易になるため、産業用ラインに適しているとよく考えられています。しかし、多くの場合、FPGAの柔軟性はシステムに重要な機能を提供したり、特定の機械を実行するため、複雑性を単純化したり、軽減したりすることができます。ラティスは、当社のFPGAが業界標準の安全規格に準拠することを可能にするVモデルFPGA設計フローを含む広範な手順を開発しました。

電子・プログラマブルシステム向けの安全性の概念はIEC61508規格によって定められています。この規格は通常の機能を監視することに注力し、異常な状況では制御され、産業の自動化でよく用いられます。要求される機能安全のレベルは需要によって異なり、年間でどれだけ機能安全で使用するかによってもさまざまです。考えうるすべての重大なシステム問題を分析し、リスク分析を実行することによって、システムに必要な安全度レベル(SIl)が決定されます。潜在的なエラーは、確率的(予測不可能なランダムなエラー)か、系統的なエラーとして、識別および分類されます。

確率的なエラーは、自己判断や冗長システムによって軽減できます。ラティスはすべでの安全推奨コンポーネンツにエラー率とソフトエラー率を提供し、これらのエラー率を全体の機械の分析に活用できます。

系統的なエラーは慎重な製品管理によって軽減することができます。ドキュメントの管理や要件、開発チームの組織、責任、方法の定義、検証などが含まれます。

Functional Safety in Lattice FPGAs 

ASICとFPGAでは、特定の技は異なるかもしれませんが、IEC61508規格の根底にある原理は一貫しています。

最後に、FPGAに添付される関連ソフトウェア(またはツール)の管理と検証が必要です。ここでは、ASICとFPGA間で同じ技術が多くあります。テュフ・ラインランドはラティスのツールスイート「Diamond 2.1」の第三者監査を実施し、SIL3までのIEC61508に準拠した安全設計の認定を受けています。

自動化の増加による利点と、安全性への配慮の間にあるジレンマは、この先も多くの業界で続いていく問題です。この業界で、最高品質と外部の安全レベルを順守することができるFPGAは、効率的な機能を持ちながら、安全な機械を構築することを可能にするでしょう。

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