28nm FPGA市場的培育年，Xilinx與Altera兩大FPGA廠商均推出相關的工程樣片，并進行了持續(xù)一年多的有關性能、工藝的口水戰(zhàn)。預計明年上半年這些28nm FPGA樣片的量產產品就會出來，誰將獲勝？誰的市場份額更大？均會揭曉。不過，我們更關心的是這些 28nm的FPGA將為我們的電子產品帶來什么改變？哪些市場會首先嘗試這些最先進的FPGA芯片。

28nm FPGA帶來的巨大性能提升

今年3月，賽靈思聲稱推出全球半導體領域第一款28nm產品——kintex-7 325T，這是該公司28nm系列中的中端產品。緊接著6月份，賽靈思推出第二個28nm產品，也是該公司28nm系列的高端產品Virtex-7，并聲稱“實現(xiàn)前所未有的連接功能、DSP處理能力和邏輯密度水平。”

差不多的時間，Altera也宣布了其28nm FPGA的三大產品：Stratix V，Arria V和Cyclone V。

那么，這些采用最昂貴工藝的28nmFPGA在性能上的突破是否“物有所值”？“根據我們在客戶中進行的調研，28nm時代， 客戶呼聲最高的是功耗。所以賽靈思28nm產品把功耗放在了研發(fā)的首要位置。通過一系列的創(chuàng)新， 賽靈思在28nm產品上實現(xiàn)了功耗減半， 性能加倍，成本也減半的重大突破。這些創(chuàng)新技術在未來幾年內將顛覆我們現(xiàn)有的系統(tǒng)設計模式。”賽靈思公司亞太區(qū)銷售及市場總監(jiān)張宇清表示。因而，功耗成為這兩家FPGA巨頭競爭的重要指標，而工藝又是功耗指標的基礎。

“兩年前，賽靈思開始和TSMC展開合作，共同開發(fā)HPL工藝，我們稱之為28nm高性能低功耗工藝。HPL工藝的好處在于它可以降低靜態(tài)功耗，而不必在性能方面做出妥協(xié)。因此，賽靈思28nm產品線全部采用了28nmHPL工藝技術，并且比28nm HP技術有更低的靜態(tài)功耗。如果在相同運行速度下，HPL工藝的靜態(tài)功耗甚至比28nm LP工藝技術的還低。根據業(yè)界相關報道，在量產方面，28nm HPL技術也具有更低的風險性，因為它使用的不是SiGe拉伸，這種技術量產的時候情況很復雜。所以許多著名的客戶加入28nm HPL陣營也并不令人吃驚。”張宇清闡述其采用的HPL工藝時，一直是非常自豪的。“因此我們與臺積電通力合作，針對FPGA打造了一個理想的高效低功耗工藝，并把這種創(chuàng)新與賽靈思針對FPGA芯片設計提供的和通過設計自動化軟件實現(xiàn)的功耗優(yōu)化完美結合。和上一代相比，7系列FPGA在同等性能下，功耗和成本分別降低了一半。”比如Virtex-7 系列產品相對前代產品而言，系統(tǒng)性能提高一倍，速度提升 30%，功耗降低 50%。

當然，Altera 也同樣表示，他們具有業(yè)界領先的低功耗。“比如中端Arria V器件系列采用了TSMC的28-nm低功耗(28LP)工藝進行開發(fā)，有利于在成本、性能和業(yè)界領先的低功耗方面達到均衡。中端FPGA（500K邏輯單元）最大功耗800 mW；中端FPGA中低功耗串行收發(fā)器6G時每通道最大功耗100 mW，10G時每通道最大功耗140 mW。”Altera亞太區(qū)資深市場經理羅嘉鸞也很自豪地表示。而高端28nm Stratix V FPGA通過關鍵技術，與前代產品比，總功耗也降低了30%。具體的降功耗方式采用了1）專利可編程功耗技術，提高了內核性能，同時降低了功耗。2）TSMC 28-nm高K金屬柵極高性能工藝，針對低功耗進行了優(yōu)化。3）0.85-V內核電壓。4）部分重新配置 。5）嵌入式HardCopy模塊和集成內核，以及收發(fā)器硬核IP。

除了降功耗競爭外，I/O和DSP能力也是兩家競爭的焦點。Xilinx稱Virtex-7系列最多可提供96個速度高達28Gbps的串行通道。串行帶寬達2.7Tbps。單芯片DSP帶寬5.1T MACC；可提供3,960個運行速度高達700MHz。在單芯片容量方面，支持200萬個邏輯門，“是之前任何 FPGA 邏輯的2倍。”張宇清表示。

而Altera則稱，“我們開發(fā)了世界上第一款具有28-Gbps收發(fā)器的FPGA。Stratix VGT的工程樣片已經在今年的八月份開始發(fā)售。另外，在存儲器上，Stratix V也可以支持800 MHz的6 x72 DDR3存儲器接口。在Arria® V和Cyclone® V FPGA這兩個產品上，也將有硬的DDR３存儲器接口，讓客戶在設計上，例入時序上更簡單方便。”單片容量方面，羅嘉鸞表示加上嵌入式HardCopy模塊，單片上可容納14.3M ASIC邏輯門或者1.19M邏輯單元這樣一個驚人的單片容量。