(no commit message)
[libreriscv.git] / 22nm_PowerPI.mdwn
index 8186cfc5fd4b899cf5c67ddff3db43d683555176..c479bf11d408ed7654e73ac74c37ad98277bc659 100644 (file)
@@ -1,16 +1,37 @@
+# Introduction
+
+This is a page describing a proposed mass-volume SoC.  It outlines:
+
+* the NREs involved (realistically USD $7m, with headroom up to $12m preferred)
+* proposes a fair market price (around $12-13)
+* estimates a manufacturing cost (around $3.50 to $4)
+* realistic industry-standard timescales (12-18 months).
+
+On that basis it indicates that commercial viability is possible if the
+quantities ordered are over 1 million units.
+Several ways in which the NREs may be covered in order to be viable include:
+
+* VC investors (typically requires multiple LOIs and customer committments)
+* European Union Grants (such as [SiPearl](https://www.eenewsanalog.com/news/european-processor-startup-gets-eu62-million-kickstart-grant) and the [EPI](https://www.european-processor-initiative.eu/dissemination-material/epi-consortium-members-list/) )
+* Direct OEM / Customer investment (pre-orders, in effect)
+
+With enough direct customers, VC funding may not even be needed.  This is
+a preferred route that is not unreasonable and has been achieved before
+in the Silicon Industry.
+
 # Specs for 22/28nm SOC
 
 **Overall goal: an SoC that is capable of meeting multiple markets:**
 
 * Basic "Pi" style SBC role (aka POWER-Pi)
   - Power consumption to be **strictly** limited to under 3.5 watts
-    so as to be passively-cooled and significantly reduce product costs,
+    so as to be passively-cooled and significantly reduce OEM product costs,
     as well as increase reliability
 * Libre-style smartphone, tablet, netbook and chromebook products
   - Pine64, Purism, FairPhone, many others
   - 3.5 watt limit greatly simplifies portable product development,
     as well as increasing battery life
-* Baseboard Management Controller (BMC) replacement for ASpeed products
+* Baseboard Management Controller (BMC) replacement for existing BMC products
   - including PCIe Video Card capability after BMC Boot
 * Mid-end low-cost Graphics Card with reasonable 3D and VPU capabilities
   - This as a sub-goal of the BMC functionality (stand-alone)
@@ -22,12 +43,18 @@ up to 12-14 different products.
 
 **Three different pin packages:**
 
-* 400-450 pin FBGA 18mm 0.8mm and 14mm 0.6mm pitch,
-  single 32-bit DDR3/4 interface.  Suitable for smaller products:
-  0.8mm pitch is easier for low-cost China PCB manufacturing.
-  This lesson is learned from Freescale's 19-year-LTS iMX6 SoC
-* 600-650 pin FPGA appx 20mm 0.6mm pitch, dual 32-bit DDR3/4 interfaces.
-  Suitable for 4k HD resolution screens and Graphics Card capability.
+* 400-450 pin FBGA 18mm 0.8mm and 14mm 0.6mm pitch
+  - single 32-bit DDR3/4 interface (appx 120 pins incl. VSS/VDD)
+  - Suitable for smaller products.
+  - 0.8mm pitch is easier for low-cost China PCB manufacturing
+  - This lesson is learned from Freescale's 19-year-LTS iMX6 SoC
+* 600-650 pin FBGA appx 20mm 0.6mm pitch
+  - dual 32-bit DDR3/4 interfaces.
+  - Suitable for 4k HD resolution screens and Graphics Card capability.
+
+By re-packaging the same die in different FPGA packages it meets the
+needs of different markets without significant NREs.  Texas Instruments
+and Freescale/NXP and many other companies follow this practice.
 
 **Timeframe from when funding is received:**
 
@@ -53,7 +80,7 @@ These are ballpark estimates:
 * USD 50,000 for PCIe PHY
 * USD 50,000 for RGMII Ethernet PHY
 * USD 50,000 for Libre-licensed PCIe firmware (normally closed binary)
-* USD 2,000,000 for Engineers
+* USD 2,000,000 for Software and Hardware Engineers
 * USD 2,000,000 for 22nm Production Masks (1,000,000 for 28nm)
 * USD 200,000 per 22nm MPW Shuttle Service (test ASICs.  28nm is 100,000)
 * USD 200,000 estimated for other PHYs (UART, SD/MMC, I2C, SPI)
@@ -69,19 +96,20 @@ Production cost is expected to be around the $3.50 to $4 mark meaning
 that a sale price of around $12-$13 will require **1 million units**
 sold to recover the NREs.
 
-**Even if the SoC used an off-the-shelf OpenPOWER core these development
+**Even if the SoC used an off-the-shelf OpenPOWER core or a lower
+functionality core without GPU or VPU capability these development
 NREs are still required**
 
 # Functionality
 
- - 4 Core dual-issue LibreSOC OpenPOWER CPU
+ - 4 Core SMP dual-issue LibreSOC OpenPOWER CPU
  - SimpleV Capability with VPU and GPU Instructions *no need for separate GPU*
  - IOMMU
  - PCIe Host Controller
  - PCIe Slave controller (RaptorCS wants to use LibreSOC as a Graphics Card
     on their TALOS-II motherboards)
  - BMC capability (OpenBMC / LibreBMC) - enables LibreSOC to replace the
-   closed source ASpeed BMC product range, booting up large servers
+   closed source existing market BMC product range, booting up large servers
    securely
  - RGB/TTL framebuffer VGA/LCD PHY from Richard Herveille, RoaLogic.
  - Pinmux for mapping multiple I/O functions to pins (standard fare
@@ -92,24 +120,32 @@ NREs are still required**
 
 # Interfaces
 
+Much of the advanced section is "under consideration" because there are proprietary firmware issues involved as well as high power consumption and high costs involved.  OpenCAPI for example would, in 22nm, at 25 ghz, be an enormous power draw (IBM used 14nm for the POWER9 25ghz SERDES)
+
+HDCP is present in HDMI, as well as being optional in eDP and by extension USB-C as well.  Licensing of any of these Controllers therefore introduces the risk of closed firmware which will be viewed unfavourably by the educational markets, libre/open supporters and advocates, as well as cause Customer Support issues and introduce security vulnerabilities that *cannot be fixed or evaluated*.
+
+Great care therefore needs to be taken in selecting the advanced interfaces.
+
 ## Advanced
 
  - SERDES - 10rx, 14tx
-   - 4tx, 4rx for [OMI(DDR4](https://openpowerfoundation.org/wp-content/uploads/2018/10/Jeff-Steuchli.OpenCAPI-OPS-OMI.pdf) on top of SERDES with OpenCAPI protocol) @5GHz
+   - 4tx, 4rx for [OMI(DDR4](https://openpowerfoundation.org/wp-content/uploads/2018/10/Jeff-Steuchli.OpenCAPI-OPS-OMI.pdf) on top of SERDES with OpenCAPI protocol) @25GHz
    - 4tx, 4rx for PCIe and other CAPI devices
    - 3tx for HDMI (note: requires HDMI Trademark Licensing and Compliance Testing.  DVI is an alternative)
- - [OpenFSI](https://openpowerfoundation.org/?resource_lib=field-replaceable-unit-fru-service-interface-fsi-openfsi-specification) instead of JTAG
-   - [Raptor HDL](https://gitlab.raptorengineering.com/raptor-engineering-public/lpc-spi-bridge-fpga)
-   - [Raptor Libsigrok](https://gitlab.raptorengineering.com/raptor-engineering-public/dsview/-/tree/master/libsigrokdecode4DSL/decoders/fsi)
  - USB-OTG / USB2 - [Luna USB](https://github.com/greatscottgadgets/luna)
 with [USB3300 PHY](https://www.microchip.com/wwwproducts/en/USB3300#datasheet-toggle) (Tested max at 333MB/s with Luna on ECP5)
  - [[shakti/m_class/USB3]]
 
 ## Basic
 
+ - [OpenFSI](https://openpowerfoundation.org/?resource_lib=field-replaceable-unit-fru-service-interface-fsi-openfsi-specification) instead of / as well as JTAG
+  - [Raptor HDL](https://gitlab.raptorengineering.com/raptor-engineering-public/lpc-spi-bridge-fpga)
+  - [Raptor Libsigrok](https://gitlab.raptorengineering.com/raptor-engineering-public/dsview/-/tree/master/libsigrokdecode4DSL/decoders/fsi)
+
 These should be easily doable with LiteX.
 
 * [[shakti/m_class/UART]]
+* [[shakti/m_class/JTAG]]
 * [[shakti/m_class/I2C]]
 * [[shakti/m_class/GPIO]]
 * [[shakti/m_class/SPI]]
@@ -129,3 +165,9 @@ These should be easily doable with LiteX.
    - [RaptorCS HDL](https://gitlab.raptorengineering.com/raptor-engineering-public/lpc-spi-bridge-fpga/blob/master/ipmi_bt_slave.v)
  - Reset Vector is set Flexver address over LPC
    - [Whitepaper](https://www.raptorengineering.com/TALOS/documentation/flexver_intro.pdf)
+
+# Notes
+
+* closed source BMC when web-enabled is a high value hacking target
+
+