【導讀】智能化大潮正以迅雷不及掩耳之勢，席卷全球半導體大市場及各細分產業(yè)鏈。誰都“逃”不掉!賽靈思再次抓住了大勢發(fā)展新機遇，持28nm已領先競爭對手整整一代之力，再蓄以勢如破竹之勢，開創(chuàng)可編程邏輯軟硬件平臺智能化創(chuàng)新的新世界。

摘要：  智能化大潮正以迅雷不及掩耳之勢，席卷全球半導體大市場及各細分產業(yè)鏈。誰都“逃”不掉!賽靈思再次抓住了大勢發(fā)展新機遇，持28nm已領先競爭對手整整一代之力，再蓄以勢如破竹之勢，開創(chuàng)可編程邏輯軟硬件平臺智能化創(chuàng)新的新世界。

關鍵字：  智能化，  半導體，  賽靈思，  28nm，  Virtex-7

不管您是否注意到，我們正被各類被廠商冠以“智能”概念的產品圍繞著，無處不在!智能，也成了激發(fā)工程師創(chuàng)意靈感的新源泉。2013年，我們都走在智能化的道路上。智能地球、智能能源、智能交通、智能工業(yè)、智能電網(wǎng)、智能醫(yī)療、智能通信、智能家居、智能互聯(lián)等智能化概念，層出不窮。智能化大潮正以迅雷不及掩耳之勢，席卷全球半導體大市場及各細分產業(yè)鏈。智能化創(chuàng)新正如春風化雨般沐浴著每一個人。誰都“逃”不掉!賽靈思再次抓住了大勢發(fā)展新機遇，持28nm已領先競爭對手整整一代之力，再蓄以勢如破竹之勢，開創(chuàng)可編程邏輯軟硬件平臺智能化創(chuàng)新的新世界。

嵌入式系統(tǒng)的未來：更智能的專業(yè)化軟硬件平臺

未來的嵌入式系統(tǒng)將需要數(shù)以百計的Gops實時計算和Gbps通信帶寬，以滿足多通道無線射頻、數(shù)據(jù)中心安全設備、嵌入式視覺、Nx100Gbps網(wǎng)絡等眾多不同產業(yè)應用需求。與此同時，這些組件也必須滿足嚴格的功耗要求，并盡可能降低成本。

物聯(lián)網(wǎng)將進一步增加共享、處理和存儲的“大數(shù)據(jù)”的絕對數(shù)量。這就產生了更智能化嵌入式系統(tǒng)的全球需求，這種系統(tǒng)也將為我們的日常工作生活提供充分的資訊，讓我們能夠做出更好更明智的決策。

賽靈思公司資深副總裁兼CTO Ivo Bolsens

近年來，系統(tǒng)設計人員一直在從單處理器向多核并行計算平臺轉移，以不斷提高計算效率，滿足嚴格的性價比和功耗要求。兒提高計算效率的關鍵步驟在于專業(yè)化，也就是各種計算單元和互聯(lián)基礎架構可以滿足特定的應用要求，從而實現(xiàn)高度優(yōu)化的異構多核架構。

靈活、高度集成的全新系列器件平臺將會因此而問世，系統(tǒng)專家可以采用軟件編程流程對器件進行編程，軟件設計流程不僅能捕獲各種應用特性，而且還可將這種高級描述語言嵌入到專業(yè)化的可編程架構中。

2012年，賽靈思推出了全球首款All Programmable SOC平臺，結合了嵌入式處理器軟件可編程功能和FPGA硬件靈活性。 Zynq™-7000器件系列在一個高密度、可配置的互聯(lián)模塊網(wǎng)絡中， 把多ARM ®核、可編程邏輯結構、DSP數(shù)據(jù)路徑、存儲器和I/O完美集成在一起。這個協(xié)同處理器可以采用賽靈思新一代Vivado™設計套件工具鏈中獨特的高層次綜合功能進行C語言的編譯。

這個突破 是產業(yè)向以系統(tǒng)為中心的設計流程發(fā)展的一個重大里程碑，新的設計流程將充分利用并行編程、高層次綜合和SoC多核技術領域的最先功能。這種以軟件為中心的編程流程可充分挖掘專業(yè)化硬件架構的全部潛能，同時又不需揭示硬件的實現(xiàn)細節(jié)。

All Programmable SOC 軟硬件協(xié)同平臺將讓眾多領域的不同工程師均能受惠于Zynq All Programmable SoC架構的全部功能，使他們能夠在設計新一代更智能的電子系統(tǒng)時，實現(xiàn)最高的生產力和最佳的結果質量。

2.5D封裝+28nm，F(xiàn)PGA迎來革命性突破

68億只晶體管、1，954，560個邏輯單元(容量相當于市場同類最大28nm FPGA的兩倍)、305，400個CLB切片的可配置邏輯塊(CLB)、21，550Kb的分布式RAM容量、以及2，160個DSP slice、46，512個BRAM、24個時鐘管理模塊、4個PCIe模塊、36個GTX收發(fā)器(每個性能達12.5 Gbps)、24個I/O bank和1，200個用戶I/O、19W功耗……是的，您沒有看錯，這一連串令人眼花繚亂的數(shù)字，就是賽靈思(Xilinx)日前宣布可正式供貨的“世界最大容量”FPGA Virtex-7 2000T為我們呈現(xiàn)出的令人震撼的性能指標。

2010年10月，Xilinx高調宣布推出業(yè)界首項堆疊硅片互聯(lián)技術(SSI，Stack Silicon Interconnect)。該公司全球高級副總裁兼亞太區(qū)執(zhí)行總裁湯立人強調說，之前曾有廠商試圖通過將兩個或多個FPGA進行邏輯互聯(lián)，創(chuàng)建出更大型的“虛擬FPGA”，最終實現(xiàn)復雜設計。但往往由于可用I/O數(shù)量有限，再加之FPGA間信號傳輸造成的時延限制性能，以及使用標準的器件I/O來創(chuàng)建多個FPGA之間的邏輯連接增加功耗等因素，這些努力都宣告失敗。而SSI技術的核心則來自于賽靈思專利的ASMBL架構、微凸塊技術以及TSMC的硅通孔(TSV)技術。

[#page#]

2.5D SSI的主要技術突破

Virtex-7 2000T是Xilinx采用臺積電(TSMC)28nm HPL工藝(低功耗高介電層金屬閘技術)推出的第三款FPGA。更重要的是，這將是“世界上第一個采用SSI技術的商用FPGA”。賽靈思方面將該項技術命名為2.5D SSI。湯立人堅持認為，2.5D并不意味著就比傳統(tǒng)意義上的3D封裝性能差。事實上，如果將邏輯單元與內存進行垂直堆疊(Vertical Stacking)，也就是所謂的3D封裝，現(xiàn)在面臨著散熱、RAM/Logic等有源層之間因為膨脹系數(shù)不同，導致內部應力不均，影響晶體管性能等多項重要挑戰(zhàn)?！百愳`思同樣看好不帶中介層的完全3D IC堆疊技術前景，但從目前來看，該技術在整個產業(yè)中實現(xiàn)標準化還要花更長的時間?！?/P>

“我們的2.5D SSI結構采用并排式芯片布局，將4個經(jīng)ASMBL架構優(yōu)化的FPGA Slice 并排排列在硅中介層上，Slice之間擁有超過10，000個過孔走線，時延僅為1納秒。然后再通過微凸塊將硅片連接至硅中介層?！睖⑷诉M一步解釋說， “由于采用的是大量低延時、芯片間互連，并連接至球形柵格陣列，從而也避免了垂直硅片堆疊方法出現(xiàn)的熱通量和設計工具流問題。”[!--empirenews.page--]

肉搏開始了!賽靈思28nm 7系列FPGA加速取代ASIC!

如果把FPGA與ASIC之間的競爭看成一場戰(zhàn)斗，那么目前這場戰(zhàn)斗正從遠觀、叫陣、近戰(zhàn)發(fā)展到它的最后階段――肉搏!6月22日，賽靈思基于統(tǒng)一架構的28nm 7系列FPGA閃亮登場，本次發(fā)布的FPGA新品最大的亮點是功耗大幅度降低，同時性能、容量大幅提升!“7系列最大的目標是降低功耗!整個系列功耗降低50%!”在新聞發(fā)布會上，賽靈思公司質量管理和新產品導入全球高級副總裁亞太區(qū)執(zhí)行總裁湯立人(Vincent Tong) 指出，“同時容量大大提升，高達200萬個邏輯單元!除了取代高端ASIC，7系列FPGA還將瞄準更多新興應用。”

不再回避功耗、尺寸敏感話題

和以前FPGA叫板ASIC的策略不同，這次賽靈思不再強調FPGA的靈活性了(或許大家早認同這個優(yōu)勢了)，這次賽靈思選擇了很多FPGA供應商想回避的話題的同時也是很多ASIC廠商總拎來打擊FPGA的兩個特性：功耗和尺寸。

“預計40nm FPGA市場到2014年的規(guī)?？梢赃_到70億美元，而那時ASIC/ASSP的規(guī)模會是600億美元，如果FPGA要擴大規(guī)模，就必須有更低的成本(更高的性價比)、更高的系統(tǒng)性能、更大的容量和更低的功耗，我們認為這其中最主要的關鍵是降低功耗!” 湯立人指出，“我們此次推出的7系列28nm FPGA系列，在系統(tǒng)性能上翻番，同時容量擴大兩倍，功耗降低一半，我們預計28nm 7系列FPGA可以將FPGA市場規(guī)模擴大到110億美元!”

與Virtex-6 FPGA 相比，Virtex-7 系列的系統(tǒng)性能翻了一番，功耗降低一半，速度提升30%，該系列產品針對通信系統(tǒng)進行了精心優(yōu)化，以最大型的 FPGA 支持最高性能和最高帶寬串行連接功能。Virtex-7 系列包含 Virtex-7T 和 Virtex-7XT 兩個子系列產品，屬于超高端產品之列，在嵌入式收發(fā)器、DSP 切片、存儲器模塊和高速 I/O 的數(shù)量與性能方面將 FPGA 技術發(fā)揮到了極致，為業(yè)界樹立了新的基準。

賽靈思20nm技術戰(zhàn)略Roadmap曝光：繼續(xù)領先一代

“熟悉FPGA行業(yè)和對賽靈思有一定了解的業(yè)界人士都知道，賽靈思在28nm技術上取得了多項重大突破， 其產品組合處于整整領先一代?；?8nm技術突破之上的20nm產品系列，必將為創(chuàng)造更高的客戶價值提供了巨大的機會!”11月5日，在賽靈思媒體見面 會上，賽靈思公司全球高級副總裁，亞太區(qū)執(zhí)行總裁湯立人分享了Xilinx 繼續(xù)領先一代的20nm 產品戰(zhàn)略，“此外，下一代FPGA及第二代SoC和3D IC將與Vivado設計套件‘協(xié)同優(yōu)化’，為行業(yè)提供最具吸引力的ASIC和ASSP可編程替代方案。”

[#page#]

湯立人談起賽靈思領先一代的技術時非常興奮

強大根基為賽靈思20nm技術產品繼續(xù)領先一代注入強心劑?

賽靈思在28nm 7系列FPGA的創(chuàng)新，把工藝技術上的創(chuàng)新(與臺積電(TSMC)共同開發(fā)的高性能低功耗(HPL)技術)與針對最小化靜態(tài)和動態(tài)功耗、最大化主要構建模 塊性能的眾多優(yōu)化完美結合，讓賽靈思能夠提供超越節(jié)點的性能/瓦價值優(yōu)勢?！捌?0nm產品系列發(fā)展戰(zhàn)略，包括下一代8系列All Programmable FPGA以及第二代3D IC和SoC。20nm產品系列建立在業(yè)經(jīng)驗證的28nm技術突破之上，在系統(tǒng)性能、功耗和可編程系統(tǒng)集成方面領先競爭企業(yè)整整一代。”湯立人強調，“賽 靈思在 28nm 節(jié)點上推出的多種新技術為客戶帶來了重大的超前價值，并使賽靈思領先競爭對手整整一代。賽靈思并不是簡單地將現(xiàn)有的 FPGA 架構遷移到新的技術節(jié)點上，而是力求引領多種 FPGA 創(chuàng)新，并率先推出了 All Programmable 3D IC 和 SoC?！?/P>

如何擴大下一代的競爭優(yōu)勢?

從28nm 7系列FPGA的創(chuàng)新為到20nm8系列FPGA為賽靈思在20nm繼續(xù)保持領先一代的地位奠定了基礎。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，內存帶寬擴大2倍，總功耗降低50%，邏輯功能集成和關鍵系統(tǒng)建模加速1.5倍多。湯立人表示，“所有應用都將受益于 賽靈思的下一代路由體系結構，可以輕松地擴展超過90%的資源利用率，實現(xiàn)更高的結果質量及更快的設計收斂?！?/P>

[#page#]

怎樣發(fā)現(xiàn)并滿足20nm節(jié)點市場需求?

湯立人強調，“半導體行業(yè)的領導者正在逐步發(fā)現(xiàn)20nm的價值，而且一些設計已經(jīng)正在進行中?！辟愳`思公司看到了這個工藝節(jié)點所擁有的巨大潛力，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)擴展的創(chuàng)新技術持續(xù)發(fā)掘這些潛在的價值。

龐大的20nm市場需求體現(xiàn)在各大熱門應用領域，它包括Nx100G有線網(wǎng)絡、嵌入式視覺、多通道無線射頻、數(shù)據(jù)中心的安全性及交換機應用等。賽靈思為滿足市場對20nm技術產品的需求，再次領先一步，進行全面且具前瞻性的市場戰(zhàn)略部署。

20nm FPGA性能進一步得到優(yōu)化

湯立人指出，“在20nm，賽靈思目前正在開發(fā)其第二代SoC和3D IC技術，以及下一代的FPGA技術。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的更成 熟的SoC和3D IC技術，與其下一代Vivado設計套件“協(xié)同優(yōu)化”的器件?！辟愳`思在系統(tǒng)中重新定義了高性能收發(fā)器的設計和優(yōu)化。這讓賽靈思能夠更有效地把20nm 的附加價值引入領先的和業(yè)經(jīng)證明的28nm技術之中，讓客戶的創(chuàng)新繼續(xù)保持領先一代。

第一代到第二代All ProgrammableSoC

[!--empirenews.page--]

為在20nm繼續(xù)居于領先一代的地位，賽靈思將借助一個新的異構處理系統(tǒng)，有效地提供更高的系統(tǒng)性能。這個嵌入式系統(tǒng)將被用超過 2倍的互連帶寬耦合到下一代FPGA架構中。在芯片上的模擬混合信號性能將翻一番，同時可編程I/O將隨著下一代DDR4和PCI Express接口而升級。

從第一代到第二代All Programmable 3D IC

和一個純粹的單芯片解決方案所可能達到的結果相比，湯立人表示賽靈思28nm同構和異構Virtex® 3D IC把設計容量、系統(tǒng)級性能和系統(tǒng)集成的水平均整整翻了一番，提供了領先一代的價值優(yōu)勢。

為在20nm繼續(xù)領先一代，賽靈思將利用一個兩級接口擴大其3D IC的架構，讓同構和異構裸片的集成均能基于開放的行業(yè)標準實現(xiàn)。從而把邏輯容量擴展1.5倍或增加30-40M ASIC等效門的設計。

對于如何應對支持最高級別、最高性能和簡便設計的問題，湯立人表示，“為達成該高級別設計要求，可編程互聯(lián)的帶寬要增加5倍以上。因此，賽靈思正在著手開發(fā)第二代 All Programmable 3D IC技術，致力于實現(xiàn)最高層次的可編程系統(tǒng)集成?！?/P>

FPGA智能之路該如何走?

FPGA目前已經(jīng)在逐漸占據(jù)高端ASIC的領地，并向更多新興應用挺進，所以賽靈思CEO Moshe Gavrielov稱“ASIC日益變?yōu)閚iche，而FPGA應用日益擴大變?yōu)椤ㄓ谩?，再到現(xiàn)在不斷集成新器件功能，使之更為智能化。這真是一個非常有意思的變化。未來，賽靈思的FPGA智能化之路將如何演進?FPGA是否可以成為下一代嵌入式處理器智能化平臺?FPGA在成為下一代嵌入式處理器智能化平臺前還要應對什么挑戰(zhàn)?歡迎大家討論。