以All Programmable核心架構(gòu)體系和高性能密度著稱的賽靈思，再次在20nm重要節(jié)點(diǎn)發(fā)力，近日發(fā)布了完整的20nm All Programmable UltraScale產(chǎn)品系列陣容，而且已經(jīng)開始發(fā)貨其中一款器件，同時(shí)具備相關(guān)文檔、選型表以及行業(yè)唯一SoC增強(qiáng)型設(shè)計(jì)套件Vivado的支持。賽靈思一舉將業(yè)界最大容量器件翻番達(dá)到440萬邏輯單元。

賽靈思全球高級副總裁亞太區(qū)執(zhí)行總裁湯立人

密度優(yōu)勢領(lǐng)先一代

賽靈思全球高級副總裁亞太區(qū)執(zhí)行總裁湯立人興奮的告訴21ic記者：“在28nm階段，賽靈思7系列產(chǎn)品已經(jīng)被廣泛用于4K電視、OLED、無線等領(lǐng)域。在2013年前兩個(gè)季度，賽靈思28nm產(chǎn)品的市場占有率高達(dá)72%?，F(xiàn)在我們發(fā)布20nm UltraScale完整產(chǎn)品陣列將進(jìn)一步夯實(shí)賽靈思的領(lǐng)先優(yōu)勢，在未來競爭中再次實(shí)現(xiàn)領(lǐng)先一代。”

賽靈思的20nm UltraScale領(lǐng)先性體現(xiàn)在什么地方呢?湯立人對記者進(jìn)行了詳細(xì)解讀。

首先作為UltraScale產(chǎn)品系列之一，賽靈思此次推出的Virtex VU440 UltraScale器件，將業(yè)界最大容量器件的容量翻番，達(dá)到440萬個(gè)邏輯單元。這讓賽靈思在器件密度方面的優(yōu)勢從28nm的2倍提升到20nm的4倍，容量超過了所有其他任何可編程器件。這是20nm UltraScale實(shí)現(xiàn)領(lǐng)先的硬件基礎(chǔ)。

其次該架構(gòu)在布線、類似ASIC時(shí)鐘分布、邏輯架構(gòu)以及針對關(guān)鍵路徑優(yōu)化的重要模塊級創(chuàng)新等方面具有明顯的優(yōu)勢。這些增強(qiáng)功能可以滿足客戶在海量數(shù)據(jù)流、I/O帶寬以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包、 DSP和圖像處理等方面更高性能設(shè)計(jì)的要求。UltraScale架構(gòu)創(chuàng)新技術(shù)與Vivado設(shè)計(jì)套件結(jié)合使用，可在不降低性能的前提下實(shí)現(xiàn)90%以上的器件利用率。

記者了解到，第二代堆疊硅片互聯(lián)(SSI)技術(shù)對Virtex UltraScale VU440實(shí)現(xiàn)業(yè)界最高帶寬和容量起了重要作用。第二代SSI技術(shù)建立在臺積公司(TSMC) CoWoS制造技術(shù)之上，將芯片間帶寬提高了5倍，在整個(gè)切片邊界采用統(tǒng)一時(shí)鐘架構(gòu)，能為設(shè)計(jì)人員提供虛擬單芯片的設(shè)計(jì)體驗(yàn)。賽靈思于2011年在其Virtex-7 2000T器件中首次采用SSI技術(shù)，該產(chǎn)品也是當(dāng)時(shí)全球容量最大的器件，共采用68億個(gè)晶體管，擁有200萬個(gè)邏輯單元(即2000萬個(gè)ASIC等效門)。

多代并存將成常態(tài)

賽靈思Virtex VU440 UltraScale樣片

20nm UltraScale技術(shù)上的突破也為其未來市場表現(xiàn)打下了良好的基礎(chǔ)。

湯立人認(rèn)為：“在中國市場收到4G發(fā)牌的影響，未來市場增長將主要來源于4G通信市場。未來一年內(nèi)28nm產(chǎn)品將是主流，在明年第四季度20nm UltraScale產(chǎn)品量產(chǎn)之后，20nm產(chǎn)品將會逐漸切入。”

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伴隨著20nm UltraScale產(chǎn)品的發(fā)布，賽靈思自身的整體產(chǎn)品戰(zhàn)略也有所調(diào)整。

在過去賽靈思都是以產(chǎn)品制程為節(jié)點(diǎn)，每次制程的更新都代表著產(chǎn)品整體更新?lián)Q代，比如從130nm向90nm，從90nm向45/40nm的變化。產(chǎn)品也只有FPGA。而未來多個(gè)節(jié)點(diǎn)28nm、20nm、16nm的FGPA系列、ScC系列、3D IC系列將共存，形成一整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。

對于為何有這樣的變化，湯立人解釋說：“首先20nm以及后續(xù)的16nm產(chǎn)品都將采用二次曝光光刻技術(shù)，生產(chǎn)流程的增多必然引發(fā)器件的價(jià)格高漲，這就限制了其應(yīng)用范圍。同時(shí)28nm系列產(chǎn)品性能非常強(qiáng)勁，可以滿足目前絕大多數(shù)應(yīng)用，我們預(yù)計(jì)其生命周期至少要有15年。此外，針對現(xiàn)有的28nm產(chǎn)品，我們也會對其不斷改進(jìn)，未來可能會采用新的架構(gòu)，這樣也會延續(xù)其生命力。”

軟硬協(xié)同簡化設(shè)計(jì)難度

記者在和電子工程師就FPGA溝通時(shí)，聽到最多的就是FGPA非常復(fù)雜，相對于MCU等邏輯器件，設(shè)計(jì)難度提高了許多。這是限制FPGA應(yīng)用范圍的重要難題。

對于這一點(diǎn)，賽靈思已經(jīng)早有準(zhǔn)備。

在引領(lǐng)28nm技術(shù)的四年中，賽靈思開發(fā)出了全新一代設(shè)計(jì)環(huán)境與工具套件，即Vivado設(shè)計(jì)套件。在20nm和16nm工藝技術(shù)方面，賽靈思繼續(xù)將FPGA、SoC和3D IC與新一代Vivado設(shè)計(jì)套件實(shí)現(xiàn)協(xié)同優(yōu)化。設(shè)計(jì)人員通過工具、器件和IP的同步構(gòu)建與優(yōu)化，可在挖掘芯片最大價(jià)值和性能的同時(shí)縮短設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)流程。

賽靈思不僅推出了設(shè)計(jì)工具，還包括設(shè)計(jì)方法。由于產(chǎn)品上市時(shí)間和成本很大程度上取決于開發(fā)人員如何運(yùn)用工具解決新一代復(fù)雜性問題，因此賽靈思定義了一套All Programmable設(shè)計(jì)方法。該方法涵蓋最佳實(shí)踐以及一系列項(xiàng)目規(guī)劃、開發(fā)板布局和器件規(guī)劃的項(xiàng)目表，同時(shí)能應(yīng)對設(shè)計(jì)創(chuàng)建、實(shí)現(xiàn)和配置調(diào)試等諸多挑戰(zhàn)，從而幫助我們提高了設(shè)計(jì)生產(chǎn)力與效率，加速了產(chǎn)品上市進(jìn)程，并提升了結(jié)果質(zhì)量(QoR)。

“直觀上說，過去完成一項(xiàng)涉及，工程師可能花費(fèi)幾個(gè)月時(shí)間，現(xiàn)在采用賽靈思新的設(shè)計(jì)方法，可以把這一過程縮短到幾周時(shí)間。整體設(shè)計(jì)效率有了數(shù)倍的提升。” 湯立人自信的表示。