21ic訊 關(guān)于摩爾定律的經(jīng)濟(jì)活力問題，有很多的討論。在過去的一年中，20nm節(jié)點(diǎn)進(jìn)入到這個(gè)辯論的前沿和中心。無論說辭如何，包括賽靈思在內(nèi)的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)在20nm研發(fā)上的積極推動都沒有停止。 只有一個(gè)原因可以解釋這些行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者的積極行動：20nm為創(chuàng)造更高的客戶價(jià)值提供了巨大的機(jī)會，比如賽靈思，它使其客戶能夠應(yīng)用到領(lǐng)先其領(lǐng)先競爭對手整整一代的產(chǎn)品系列，而且將為他們提供比以往任何時(shí)候都更具吸引力的ASIC和ASSP可編程替代方案。

賽靈思正在打造20nm All Programmable 產(chǎn)品系列，專門滿足下一代的、更加“智能”、集成度更高、亟需更高帶寬的系統(tǒng)。這些應(yīng)用包括： 1)智能Nx100G - 400G有線網(wǎng)絡(luò);2)LTE高級無線基站部署智能自適應(yīng)天線、認(rèn)知無線電技術(shù)、基帶和回程設(shè)備3)高吞吐量、低功耗的數(shù)據(jù)中心存儲、智能網(wǎng)絡(luò)和高度集成的低時(shí)延應(yīng)用加速;4)圖像/視頻處理以及面向新一代顯示、專業(yè)攝像機(jī)、工廠自動化、高級汽車駕駛員輔助和監(jiān)視系統(tǒng)的嵌入式視覺;以及5)面向幾乎所有可以想象到的應(yīng)用的尖端連接技術(shù)。

在20nm保持領(lǐng)先一代的地位

為了解20nm所帶給賽靈思產(chǎn)品和客戶應(yīng)用的真正價(jià)值，首先必須了解其在28nm技術(shù)創(chuàng)新上所實(shí)現(xiàn)的的超越節(jié)點(diǎn)的價(jià)值。對賽靈思來說，進(jìn)入20nm, 并不是傳統(tǒng)的FPGA簡單地遷移到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，它已經(jīng)在28nm時(shí)代推出了眾多的FPGA創(chuàng)新，率先推出了全球行業(yè)第一個(gè)商用的All Programmable 3D IC和SoC。所有這些已經(jīng)開始發(fā)售的All Programmable 器件，采用了所有形式的可編程技術(shù)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出硬件可編程的范疇，實(shí)現(xiàn)了軟件可編程，超出了數(shù)字進(jìn)入了模擬混合信號(AMS)，超出了單芯片發(fā)展到了多芯片的3D IC。這種新一代器件所帶來的價(jià)值現(xiàn)在已經(jīng)被數(shù)百家的客戶所證明。

圖1：賽靈思正在開發(fā)其第二代SoC,3D IC以及下一代FPGA

在20nm，賽靈思目前正在開發(fā)其第二代SoC和3D IC技術(shù)，以及下一代的FPGA技術(shù)。相比于競爭對手，賽靈思擁有多年前率先創(chuàng)新的先發(fā)優(yōu)勢。其中包括FPGA性能/瓦的突破，與客戶一起更好微調(diào)的更成熟的SoC和3D IC技術(shù)，與其下一代Vivado設(shè)計(jì)套件“協(xié)同優(yōu)化”的器件。 賽靈思在系統(tǒng)中重新定義了高性能收發(fā)器的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。 這讓賽靈思能夠更有效地把20nm的附加價(jià)值引入領(lǐng)先的和業(yè)經(jīng)證明的28nm技術(shù)之中， 讓客戶的創(chuàng)新繼續(xù) 保持領(lǐng)先一代。

從28nm到20nm FPGA進(jìn)一步優(yōu)化性能/瓦

28nm 7系列FPGA的創(chuàng)新，把工藝技術(shù)上的創(chuàng)新 (與臺積電(TSMC)共同開發(fā)的高性能低功耗(HPL)技術(shù))與針對最小化靜態(tài)和動態(tài)功耗、最大化主要構(gòu)建模塊性能的眾多優(yōu)化完美結(jié)合，讓賽靈思能夠 提供超越節(jié)點(diǎn)的性能/瓦價(jià)值優(yōu)勢。與此同時(shí)， 賽靈思還能夠提供最高的I/O、DDR和收發(fā)器帶寬，以及針對系統(tǒng)內(nèi)信道優(yōu)化的業(yè)界最佳的收發(fā)器自適應(yīng)均衡器。

8系列FPGA為賽靈思在20nm繼續(xù)保持領(lǐng)先一代的地位奠定了基礎(chǔ)。這些器件將利用與臺積電的28nm HPL工藝性能/瓦特征相似的20nm SoC工藝。將系統(tǒng)級性能提升2倍，內(nèi)存帶寬擴(kuò)大2倍，總功耗降低50%，邏輯功能集成和關(guān)鍵系統(tǒng)建模加速1.5倍多。設(shè)計(jì)人員在高性能應(yīng)用中，可以用到更高的速度架構(gòu)及第二代專為系統(tǒng)而優(yōu)化的收發(fā)器。而LTE無線、DSP和圖像/視頻應(yīng)用的開發(fā)人員，可以利用其更快的DSP， BRAM和DDR4內(nèi)存接口。所有應(yīng)用都將受益于賽靈思的下一代路由體系結(jié)構(gòu)， 可以輕松地?cái)U(kuò)展超過90%的資源利用率​​，實(shí)現(xiàn)更高的結(jié)果質(zhì)量及更快的設(shè)計(jì)收斂。

第一代到第二代All Programmable SoC

賽靈思的28nm Zynq-7000 All Programmable SoC是行業(yè)第一個(gè)硬件、軟件和I/O均可編程的器件。通過實(shí)現(xiàn)雙核ARM® A9嵌入式系統(tǒng)、DSP、邏輯和主流AMS功能的集成，讓賽靈思能夠再次為行業(yè)提供領(lǐng)先一代的系統(tǒng)性能、集成度和低功耗

為在20nm繼續(xù)居于領(lǐng)先一代的地位，賽靈思將借助一個(gè)新的異構(gòu)處理系統(tǒng)，有效地提供更高的系統(tǒng)性能。 這個(gè)嵌入式系統(tǒng)將被用超過 2倍的互連帶寬耦合到下一代FPGA架構(gòu)中。在芯片上的模擬混合信號性能將翻一番，同時(shí)可編程I/O將隨著下一代DDR4和PCI Express®接口而升級。這種新級別的嵌入式處理性能和I/O帶寬被賦予SoC級的功耗和安全管理。第二代All Programmable SoC將實(shí)現(xiàn)最高水平的可編程系統(tǒng)集成，并滿足最嚴(yán)格的的系統(tǒng)級規(guī)格。

從第一代到第二代All Programmable 3D IC

和一個(gè)純粹的單芯片解決方案所可能達(dá)到的結(jié)果相比，賽靈思28nm同構(gòu)和異構(gòu)Virtex® 3D IC把設(shè)計(jì)容量、 系統(tǒng)級性能和系統(tǒng)集成的水平均整整翻了一番， 提供了領(lǐng)先一代的價(jià)值優(yōu)勢。通過賽靈思堆疊硅片互連技術(shù)(SSIT)中的硅中介層，賽靈思 FPGA和收發(fā)器混合信號裸片和超過10,000個(gè)可編程互連集成在一起。

為在20nm繼續(xù)領(lǐng)先一代，賽靈思將利用一個(gè)兩級接口擴(kuò)大其3D IC的架構(gòu)，讓同構(gòu)和異構(gòu)裸片的集成均能基于開放的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)。從而把邏輯​​容量擴(kuò)展1.5倍或增加30-40M ASIC等效門的設(shè)計(jì)。此外，這些器件將擁有4倍的收發(fā)器帶寬，利用> 33GB/s的收發(fā)器(最終到56GB/s)。 此外， DDR4高性能存儲器接口，以及具有更寬更高帶寬、更低功耗的集成的存儲裸片， 將實(shí)現(xiàn)更高性能的應(yīng)用。

要支持最高的級別、最高的性能和簡便的設(shè)計(jì)， 可編程互聯(lián)的帶寬要增加5倍以上。有了這個(gè)新級別的互連和新型可編程芯片和內(nèi)存的功能，賽靈思正在開發(fā)第二代 All Programmable 3D IC技術(shù)，致力于實(shí)現(xiàn)最高層次的可編程系統(tǒng)集成。

圖2：賽靈思利用下一代Vivado設(shè)計(jì)套件協(xié)同優(yōu)化20nm硅片

針對結(jié)果質(zhì)量和生產(chǎn)力從優(yōu)化發(fā)展到“協(xié)同優(yōu)化”

在領(lǐng)先地位不斷擴(kuò)展至28nm的過去4年中，賽靈思從頭全新開發(fā)了一個(gè)下一代的設(shè)計(jì)環(huán)境與工具套件—Vivado。如果沒有這樣的設(shè)計(jì)套件，賽靈思公司的3D IC技術(shù)就不能得到有效的利用。對于FPGA和SoC，新的設(shè)計(jì)套件進(jìn)一步把設(shè)計(jì)的結(jié)果質(zhì)量(QOR)提升了高達(dá)3個(gè)速度等級，削減動態(tài)功耗高達(dá)50%，布線能力和資源利用率​​提升20%多，并加快實(shí)現(xiàn)速度高達(dá)4倍。

目前，賽靈思利用下一代Vivado 設(shè)計(jì)套件， 進(jìn)一步“協(xié)同優(yōu)化”其20nm芯片器件。通過構(gòu)建和優(yōu)化工具，器件和IP相結(jié)合，設(shè)計(jì)人員可以最大化地釋放芯片的價(jià)值，同時(shí)縮短他們的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程。因此，這些新一代20nm的FPGA中，第二代All Programmable SoC和第二代3D IC技術(shù)將可以提供領(lǐng)先一個(gè)節(jié)點(diǎn)的性能優(yōu)勢，大幅降低功耗， 提供業(yè)界最高水平的可編程系統(tǒng)集成， 并進(jìn)一步加速集成和實(shí)現(xiàn)的速度。

提供更高的客戶價(jià)值

半導(dǎo)體行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者正在逐步發(fā)現(xiàn)20nm的價(jià)值，而且一些設(shè)計(jì)已經(jīng)正在進(jìn)行中。賽靈思公司看到了這個(gè)工藝節(jié)點(diǎn)所擁有的巨大潛力，因此也在不斷地探索新的方式,致力于通過28nm已經(jīng)建立且在20nm將繼續(xù)擴(kuò)展的創(chuàng)新技術(shù)持續(xù)發(fā)掘這些潛在的價(jià)值。這些新的產(chǎn)品將提供最引人注目的ASIC和ASSP可編程替代方案。把20nm技術(shù)部署在一個(gè)All Programmable FPGA和第二代SoC和3D IC技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)品系列之中， 將使得賽靈思能夠提供領(lǐng)先典型工藝節(jié)點(diǎn)整整一代的更高價(jià)值，同時(shí)也使得賽靈思及其客戶都能夠領(lǐng)先其競爭對手整整一點(diǎn)。 當(dāng)賽靈思的產(chǎn)品系列正式推出的時(shí)候?qū)济總€(gè)系列的更多細(xì)節(jié)。賽靈思在20nm FPGA上正同戰(zhàn)略客戶開展通力協(xié)作，并提供有限制進(jìn)入的產(chǎn)品定義與技術(shù)文檔信息。