Quels sont les avantages fondamentaux des FPGA par rapport aux solutions ASIC ou GPU purs dans le codage/décodage vidéo ?

L'avantage fondamental des FPGA réside dans leur latence déterministe extrêmement faible et leur grande flexibilité en termes d'interfaces et d'algorithmes. Dans des scénarios tels que le contrôle des trains ou la transmission d'images militaires, les FPGA permettent un collage vidéo personnalisé, une conversion de format et un chiffrement au niveau de la microseconde, tout en prenant en charge une configuration flexible de multiples interfaces SDI/HDMI, ce que les ASIC à fonctions fixes ou les GPU généralistes peinent à concilier.

Comment Qiyun Zhixun garantit-il l'intégrité du signal sur ses cartes de traitement vidéo à haute vitesse ?

Nous adoptons une conception pilotée par des simulations SI/PI sur l'ensemble du processus. De l'optimisation de l'affectation des broches au stade du schéma, en passant par la simulation du champ électromagnétique 3D et l'analyse du courant de retour des vias lors du routage du PCB, jusqu'aux tests d'impédance TDR et à la validation des diagrammes de l'œil après fabrication, nous garantissons la qualité du signal des bus 12G-SDI et des bus dorsaux à haute vitesse dans des environnements électromagnétiques complexes.

À quels scénarios industriels la plateforme de traitement vidéo hétérogène basée sur le RK3588 est-elle adaptée ?

Cette plateforme est adaptée aux scénarios exigeant strictement un taux de production nationale, une puissance de calcul en périphérie et un traitement simultané de multiples flux vidéo, tels que l'analyse vidéo par IA embarquée pour le contrôle des trains, la diffusion de flux d'images multispectrales fusionnées par des drones militaires, ainsi que la conversion de format et la diffusion de flux SRT à faible latence pour les sacs à dos de diffusion en direct mobile de niveau radiodiffusion.

Quels sont les points critiques du design PCB pour les interfaces 12G-SDI et 4K ?

Le 12G-SDI atteint 11,88 Gbps, soit une fréquence de Nyquist proche de 6 GHz : l'impédance doit être tenue à 100 Ω ±10 % en différentiel (75 Ω ±5 % en asymétrique), avec des pistes courtes et un minimum de changements de couche ; les paires TMDS du HDMI 2.0 exigent un désalignement intra-paire inférieur à ±5 mil, des plans de référence continus et des condensateurs de couplage AC placés au plus près du connecteur. Nous contrôlons l'impédance et la finition de nos cartes vidéo selon IPC-6012 Classe 3, avec un rendement de production supérieur à 99 %.

Quel est le délai et le coût d'une carte d'encodage vidéo FPGA sur mesure ?

Comptez 6 à 10 semaines entre la validation du besoin et le prototype : 3-4 semaines de schéma et de routage, 2-3 semaines de fabrication PCB et de montage SMT, 1-3 semaines de mise au point. Le coût dépend surtout du FPGA (un XC7K325T et un Zynq UltraScale+ peuvent différer de plusieurs fois), du nombre de couches (8-16) et des connecteurs haute vitesse ; les petites séries ajoutent des frais uniques de stencil et d'outillage de test. Nous assurons une prestation complète, du design de la carte à la livraison de l'équipement, avec devis après étude de faisabilité.

Évolution des puces de codage vidéo FPGA et analyse du matériel embarqué

Source : North News « La sortie en 2026 de la nouvelle génération de puces de codage/décodage HEVC favorise la transition vers l'Ultra HD de Xingkong Sports (Officiel) »
Lien original : https://www.northnews.cn/wiki/story/bIxMIlzkkbIT.htm

Introduction : Les fondations matérielles derrière la diffusion en Ultra HD

En juin 2026, le fabricant de semi-conducteurs Xilinx a annoncé le lancement de la nouvelle génération de puces de codage/décodage HEVC XC7VX550T. Basée sur un procédé 7 nm, cette puce intègre des encodeurs double mode AV1 et HEVC ainsi qu'un moteur d'amélioration de la qualité d'image par IA, permettant un codage en temps réel 4Kp60 et une ultra-faible latence de 120 ms avec une consommation de seulement 25 W par module. En tant qu'équipe technique spécialisée dans la conception de PCB, le développement FPGA et l'intégration de systèmes embarqués, Xi'an Qiyun Zhixun Electronic Technology Co., Ltd. (ci-après dénommée « Qiyun Zhixun ») considère que la sortie de cette puce n'est pas seulement une étape majeure dans le domaine du traitement vidéo, mais aussi un indicateur technique crucial pour la conception de matériel embarqué à haute vitesse, l'analyse de l'intégrité du signal et le développement de plateformes de calcul hétérogène.

I. Percées techniques de la nouvelle architecture de traitement vidéo FPGA

L'avantage principal du XC7VX550T réside dans son haut niveau d'intégration et son intégration de l'IA. Par rapport aux solutions traditionnelles purement logicielles ou ASIC uniques, cette puce prend en charge le codage simultané de 16 flux indépendants et la sortie d'un flux TS unique grâce à une interface de synchronisation précise au niveau matériel et au niveau des trames. Dans la pratique du développement FPGA chez Qiyun Zhixun, nous sommes pleinement conscients des exigences strictes qu'impose le traitement simultané de multiples flux vidéo HD sur l'ordonnancement des ressources logiques et la bande passante mémoire.

Le module de réseau de neurones léger intégré à la puce permet de réduire le bruit et d'augmenter la netteté avant le codage, étendant ainsi la plage dynamique de 2 diaphragmes. Cette architecture hétérogène « codage traditionnel + amélioration par IA » représente précisément la direction d'évolution dominante des processeurs vidéo haut de gamme actuels. Pour les clients militaires ou industriels nécessitant des algorithmes de traitement vidéo personnalisés, les plateformes de traitement vidéo basées sur FPGA offrent une flexibilité extrême. Elles permettent d'itérer rapidement les cœurs IP de déduction IA et d'amélioration d'image via du code au niveau RTL ou la synthèse de haut niveau (HLS), répondant ainsi aux besoins de conversion de formats vidéo non standard dans des scénarios spécifiques.

II. Les défis posés par les interfaces à haute vitesse pour l'intégrité du signal (SI) des PCB

Le rapport indique que le XC7VX550T est compatible avec les protocoles de transmission MPEG-TS et SRT, et prend en charge le pontage SDI over IP. Dans les activités de conception de PCB à haute vitesse de Qiyun Zhixun, lors du traitement des interfaces 12G-SDI ou Ethernet 100GbE, l'intégrité du signal (SI) et l'intégrité de l'alimentation (PI) sont des éléments clés déterminant la stabilité du système.

Contrôle de l'impédance et analyse de la diaphonie : Le débit du signal 12G-SDI étant extrêmement élevé, le routage du PCB doit contrôler strictement l'impédance différentielle (généralement 100 Ω) et optimiser le modèle des vias à l'aide d'outils de simulation de champ électromagnétique 3D afin de réduire les réflexions et la diaphonie. Nous utilisons généralement une conception d'empilage de cartes à interconnexion haute densité (HDI) de plus de 10 couches pour garantir l'intégrité du chemin de retour des signaux à haute vitesse.
Conception de l'intégrité de l'alimentation : La tension centrale des FPGA en procédé 7 nm est très basse et les transitoires de courant sont extrêmement importants. Il est nécessaire d'adopter une conception de plans d'alimentation multicouches, associée à un réseau de condensateurs de découplage haute fréquence, afin de garantir que l'impédance du PDN (réseau de distribution d'alimentation) réponde aux exigences cibles sur une large bande de fréquences, évitant ainsi les chutes de tension susceptibles de provoquer des erreurs logiques dans l'encodeur.
Conception thermique et implantation : Une consommation en pleine charge de 25 W par module exerce une pression thermique considérable dans des espaces confinés tels que les sacs à dos mobiles ou les drones. L'implantation du PCB doit intégrer une simulation thermique pour optimiser les chemins de dissipation thermique des pistes de cuivre et être associée à des matériaux thermoconducteurs externes afin de maintenir la température de jonction dans des limites sûres.

III. Calcul hétérogène et plateformes vidéo embarquées de production nationale

Bien que Xilinx propose une solution monolithique puissante, dans de nombreux scénarios de substitution nationale et de calcul en périphérie (edge computing), les architectures hétérogènes « SoC + FPGA » ou « ARM haute performance + NPU » offrent un meilleur rapport qualité-prix. Qiyun Zhixun a accumulé une riche expérience en matière de conversion de formats vidéo et de codage de flux lors du développement de cartes embarquées basées sur le RK3588.

Le RK3588 intègre des NPU et VPU pour le décodage 8K et le codage 4K. Associé à la sous-carte de coprocesseur FPGA conçue par Qiyun Zhixun, il permet la capture frontale de multiples flux SDI/HDMI, ainsi que le collage vidéo à faible latence et la conversion de format en interne dans le FPGA. Les données traitées sont ensuite envoyées au RK3588 via une interface PCIe 3.0 x4 (avec une bande passante atteignant 32 Gbps) pour le codage H.265/AV1 et la diffusion de flux SRT. Cette architecture garantit une latence extrêmement faible pour le traitement frontal tout en tirant parti de l'écosystème robuste et des capacités de codage du SoC national, trouvant des applications étendues dans l'enregistrement vidéo embarqué pour le contrôle des trains et les systèmes de transmission d'images de terrain militaires.

IV. Conception de la fiabilité matérielle pour les environnements extrêmes

Le rapport mentionne que les encodeurs mobiles équipés de cette puce ont fonctionné pendant 8 heures continues sans surchauffe ni réduction de fréquence dans des scénarios extrêmes tels que l'extérieur par -10 °C et les marathons. Cela confirme les exigences strictes en matière de fiabilité pour les systèmes embarqués de niveau industriel et militaire.

Dans la conception des cartes embarquées pour le contrôle des trains et les applications militaires, Qiyun Zhixun respecte strictement les normes de large plage de températures, de résistance aux vibrations et de protection contre le brouillard salin. Pour les équipements de traitement vidéo, nous utilisons des matériaux à haut Tg (température de transition vitreuse), un procédé de revêtement de protection conformal (vernis conformal), et ajoutons une isolation par optocoupleurs ainsi qu'une protection contre les surtensions TVS au niveau des interfaces. Cela garantit que les équipements sont conformes aux normes militaires GJB150A et aux normes EN50155 pour les équipements ferroviaires embarqués, assurant un fonctionnement stable à long terme sous de fortes interférences électromagnétiques et dans des conditions climatiques rigoureuses.