Bug 1244: changes to description pospopcount
[libreriscv.git] / 22nm_PowerPI.mdwn
index 99ecf600ca0016a7c8f21bed1c779a8674c40093..e1fa7f0a8f36a743bd197d62fe7e4d1016965d46 100644 (file)
@@ -1,10 +1,63 @@
+# Introduction
+
+This is a page describing a proposed mass-volume SoC.  It outlines:
+
+* the Non-Recurring Engineering (NRE) costs 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.
+
+**This is a POWER PI candidate, but why was the Raspberry Pi successful?**
+
+As a dedicated Set-Top Box / IPTV solution, the initial Pi processor,
+the 700 mhz ARM11 BCM2835, was only available from Broadcomm in
+Minimum Order  Quantities (MOQ) of 5 million and above.  As a
+specialist Vertical Market Applications Processor, it was *not
+available* for use in products on the general market.
+
+The *only reason*
+that it went into the Raspberry Pi at all (selling in far smaller quantities) was because Eben Upton was an employee of Broadcom and had access to NDA'd internal datasheets.  Crucially: on
+learning that it was to be deployed in an Educational market, Broadcom
+could not exactly say "no."
+
+In eight years, 36 million "Pi" units have been sold.  However this is not
+all the same processor: there are four variants (Model A/B thru Pi 4). Thus
+actual quantities sold through the Pi Foundation of any one given processor
+average only around a million units, each processor.  As above: 1 million
+sales barely covers the NREs.
+
+In the intervening years, despite persistent requests on Pi Forums,
+even efforts by the Raspberry Pi Foundation themselves to see a non-Broadcom processor
+be developed and deployed have not been successful because a Pi-only-centric
+processor *does not have a large enough market share to justify the NREs*.
+
+**The lesson here is that a low-cost processor must cover multiple markets
+to be successful**.
+
+Consequently the Libre-SOC "POWER Pi" is designed to enter multiple
+disparate large-volume markets: the Educational and Open aspects
+may thus be considered an essential part of the P.R. rather than as
+major sales opportunities.
+
 # 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
@@ -23,7 +76,7 @@ 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.
+  - 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
@@ -31,7 +84,7 @@ up to 12-14 different products.
   - 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
+By re-packaging the same die in different FBGA packages it meets the
 needs of different markets without significant NREs.  Texas Instruments
 and Freescale/NXP and many other companies follow this practice.
 
@@ -54,7 +107,7 @@ These are ballpark estimates:
 * USD 400,000 for engineer to perform layout to GDS-II
 * USD 1,000,000 for (LP)DDR3/4 which includes customisation by IP vendor
 * USD 250,000 for Libre-licensed DDR firmware (normally closed binary)
-* USD 250,000 for USB3/C
+* USD 250,000 for USB3.1/2/C
 * USD 250,000 for HDMI PHY (includes HDCP closed firmware: DVI may be better)
 * USD 50,000 for PCIe PHY
 * USD 50,000 for RGMII Ethernet PHY
@@ -81,7 +134,7 @@ 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
@@ -97,26 +150,36 @@ NREs are still required**
  - Standard "Pi / Arduino" SoC-style interfaces including UART, I2C,
    SPI, GPIO, PWM, EINT, AC97.
 
+The "PI / Arduino" style interfaces are provided so as to be pin-compatible with the existing "Shield" 3rd party product markets.
+
 # 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 unfavorably 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]]
@@ -136,3 +199,9 @@ 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)
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+# Notes
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+* closed source BMC when web-enabled is a high value hacking target
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