國(guó)際電子商情訊 隨著Altera與賽靈思（Xinlinx）先后宣布推出28nm FPGA產(chǎn)品，F(xiàn)PGA市場(chǎng)已是頗有看頭，對(duì)外，F(xiàn)PGA借助28nm先進(jìn)工藝實(shí)現(xiàn)更高性能更低功耗進(jìn)一步搶奪ASIC地盤，于內(nèi)，F(xiàn)PGA自身發(fā)展方向出現(xiàn)分歧，究竟是著重發(fā)展高性能還是性能功耗并舉，Altera與賽靈思兩大行業(yè)巨頭各執(zhí)一端，向著兩個(gè)不同方向擴(kuò)展勢(shì)力。賽靈思新近披露了其28nm產(chǎn)品細(xì)節(jié)，戰(zhàn)局更清晰地呈現(xiàn)在我們面前。 賽靈思的最新7系列產(chǎn)品包括3個(gè)子系列，Artix-7、Kintex-7價(jià)和Virtex-7，在正式介紹產(chǎn)品之前，我們先來(lái)看這樣一個(gè)表，看你最感興趣的是哪一個(gè)子系列：

最新7系列產(chǎn)品與前代產(chǎn)品比較nZcesmc

可能很多讀者注意到，Kintex-7價(jià)格不到Virtex-6系列的一半，但性能相當(dāng)，同時(shí)功耗降低一半!使筆者印象最深刻的也是這款產(chǎn)品，可以預(yù)見(jiàn)，這樣的性價(jià)比不僅對(duì)對(duì)手來(lái)說(shuō)是一大威脅，對(duì)賽靈思自身的上代產(chǎn)品Virtex-6的銷售也將造成沖擊，不過(guò)也說(shuō)明FPGA發(fā)展到28nm仍然遵循著摩爾定律。據(jù)了解，賽靈思將繼續(xù)制造和支持目前已進(jìn)入量產(chǎn)的Spartan-6和Virtex-6。 三個(gè)子系列均采用臺(tái)積電和三星HKMG（高介金屬閘）高性能低功耗工藝開(kāi)發(fā)，在性能、工耗、成本方面比上代產(chǎn)品均有大幅改進(jìn)。上文提及的Kintex-7以其性價(jià)比讓人印象深刻，而Artix-7以低功耗、低成本為特色，它比Spartan-6速度快30%，功耗低一半，價(jià)格降低35%，主要用來(lái)滿足此前ASSP、ASIC和低成本FPGA所針對(duì)的市場(chǎng)領(lǐng)域，如電池供電的便攜式超聲波設(shè)備。與Artix-7以低價(jià)勝出不同，Virtex-7則標(biāo)榜業(yè)界最高系統(tǒng)性能和容量，密度達(dá)到200萬(wàn)個(gè)邏輯單元，比所有以前和現(xiàn)有的FPGA高出2.5倍。與Virtex-6相比，Virtex-7的系統(tǒng)性能番了一倍，功耗降低一半，速度提升了30%，是7系列中最高端的子系列。 除了高性能和低功耗，7系列產(chǎn)品還有一個(gè)很大的特色，那就是三個(gè)子系列的架構(gòu)完全統(tǒng)一。這個(gè)統(tǒng)一的架構(gòu)其實(shí)基于Virtex-6，從這三個(gè)子系列的任意一款都可以很輕易地轉(zhuǎn)移到另一款的開(kāi)發(fā)，高中低端之間的轉(zhuǎn)換可以隨時(shí)進(jìn)行，設(shè)計(jì)方案可根據(jù)需要收放。比如用同一個(gè)IP，既可以開(kāi)發(fā)高端售貨機(jī)又可以轉(zhuǎn)而開(kāi)發(fā)低端手持設(shè)備。賽靈思全球高級(jí)副總裁湯立人對(duì)此表示：“這個(gè)特性極大地幫助廠商提高生產(chǎn)效率，他們不需要對(duì)每代產(chǎn)品進(jìn)行高昂的IP和方案重設(shè)計(jì)，而能快速地?cái)U(kuò)展產(chǎn)品，滿足相鄰市場(chǎng)的需求。” 對(duì)于希望利用最新 7 系列 FPGA 進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能或提高系統(tǒng)性能和容量的客戶來(lái)說(shuō)，他們可以先用 Virtex-6 和 Spartan-6 FPGA 進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后在時(shí)機(jī)成熟時(shí)將設(shè)計(jì)方案進(jìn)行移植。 ［轉(zhuǎn)下一頁(yè)：與ASIC爭(zhēng)鋒，F(xiàn)PGA疆域繼續(xù)推進(jìn)］

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{pagination} 與ASIC爭(zhēng)鋒，F(xiàn)PGA疆域繼續(xù)推進(jìn) 從應(yīng)用來(lái)看，賽靈思的7系列產(chǎn)品將FPGA推向了更廣闊的市場(chǎng)，進(jìn)一步搶奪了ASIC的地盤。 例如，Artix-7除了能做上文提到的便攜超聲波設(shè)備，還能滿足數(shù)碼單反相機(jī)的應(yīng)用，后者是Sparten-6、Virtex-6實(shí)現(xiàn)起來(lái)均有難度的應(yīng)用；同樣，Kintex-7和Virtex-7也將FPGA的應(yīng)用疆域再度拓寬：Kintex-7系列除了滿足大批量10G有線通信設(shè)備所需性能，支持LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)部署，還能滿足3D顯示器的功耗和成本要求、下一代廣播視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的性能和帶寬；Virtex-7器件除了支持新一代有線接入設(shè)備，還支持高級(jí)雷達(dá)系統(tǒng)和高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

賽靈思7系列產(chǎn)品應(yīng)用方向nZcesmc

FPGA要想在ASIC的虎口里奪糧，必須要克服幾個(gè)障礙：成本、系統(tǒng)性能、功耗和容量，湯立人表示，其中功耗是制約關(guān)鍵，例如，便攜式醫(yī)療設(shè)備需要降低價(jià)格、縮減尺寸、降低靜態(tài)功耗以支持電池供電操作；減少熱耗散以便滿足航空航天和國(guó)防領(lǐng)域在高性能計(jì)算、電子戰(zhàn)和雷達(dá)系統(tǒng)方面較高的性能需求；太空與國(guó)防領(lǐng)域的應(yīng)用則需要借助降低散熱來(lái)提升性能，讓電子作戰(zhàn)與雷達(dá)系統(tǒng)具備更高性能的運(yùn)算能力。所以7系列產(chǎn)品在功耗上大做文章，從I/O功耗、動(dòng)態(tài)功耗和靜態(tài)功耗入手，將功耗降至上代產(chǎn)品的一半。不僅是功耗，7系列產(chǎn)品在上述幾個(gè)制約點(diǎn)上都有突破，容量更是從76萬(wàn)個(gè)邏輯單元上升到了最高200個(gè)邏輯單元。 湯立人進(jìn)一步表示，預(yù)計(jì)借助28nm產(chǎn)品，F(xiàn)PGA在2014年可以做到110億規(guī)模的市場(chǎng)，而單是憑借40nm和以前的產(chǎn)品，在同一時(shí)間內(nèi)只能實(shí)現(xiàn)70億的規(guī)模，而那時(shí)，整個(gè)ASIC/ASSP市場(chǎng)的規(guī)模大概為600億。 ［轉(zhuǎn)下一頁(yè)：工藝之爭(zhēng)，F(xiàn)PGA將走向何方？］

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{pagination} 工藝之爭(zhēng)，F(xiàn)PGA將走向何方？ 綜觀賽靈思的7系列產(chǎn)品，與主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手Altera稍早推出的28nm FPGAStratix V差異除了架構(gòu)的統(tǒng)一與否和收發(fā)器的帶寬（Stratix V 帶28Gbps收發(fā)器，Virtex-7收發(fā)器峰值速率為13.1Gbps）、邏輯單元密度等方面，最主要還在于工藝技術(shù)的選擇，他們的選擇分別代表了FPGA發(fā)展的兩個(gè)方向：到底是向高性能發(fā)展還是高性能低功耗并舉。 與賽靈思選擇28nm HKMG高性能低功耗工藝不同，Altera選擇的是TSMC高性能28nm HKMG工藝，因?yàn)樗麄冋J(rèn)為客戶更需要高性能，并且高性能和低功耗不能同時(shí)兼顧。與Altera觀點(diǎn)相左，賽靈思認(rèn)為低功耗是設(shè)計(jì)趨勢(shì)，單純追求高性能已無(wú)意義。“就像開(kāi)車，你選擇速度很快但油耗很高的，還是選擇速度稍慢一點(diǎn)但油耗小一半的？”湯立人打了個(gè)比方。他坦承，在性能上，賽靈思的7系列比Stratix V相差大概10%，“但功耗卻只有后者的一半，”湯立人強(qiáng)調(diào)。 他透露，目前已有6家客戶看好并選擇了這一產(chǎn)品，7系列產(chǎn)品將在明年一季度開(kāi)始供貨，支持 7 系列 FPGA 的早期試用 ISE 設(shè)計(jì)套件軟件現(xiàn)已開(kāi)始供貨。 在工藝選擇上，雖然兩大巨頭各執(zhí)一端，都沿著自己的方向堅(jiān)定地前進(jìn)——事實(shí)上，不堅(jiān)定也不行，因?yàn)楦南乙邹H是需要付出巨大代價(jià)的，至少需要1年到1年半的時(shí)間更改——可能終有一方會(huì)取得更大成就，然而對(duì)于市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，多元化的選擇卻未必是壞事，而且FPGA市場(chǎng)的前進(jìn)也需要先行者們不斷和多方探索。

Altera公開(kāi)Stratix V謎底，28nm制高點(diǎn)爭(zhēng)奪戰(zhàn)開(kāi)打nZcesmc

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{pagination} Artix-7 FPGA 系列 Artix-7 系列提供了業(yè)界最低功耗、最低成本的 FPGA，采用小型化封裝以及 Virtex 架構(gòu)增強(qiáng)技術(shù)，能滿足小型化大批量產(chǎn)品市場(chǎng)需求，這也正是此前 ASSP、ASIC 和低成本FPGA 所針對(duì)的市場(chǎng)領(lǐng)域。Artix-7 器件的密度從 2 萬(wàn)到 35.5萬(wàn)個(gè)邏輯單元不等，比Spartan-6 FPGA 速度快 30%，功耗降低一半，且價(jià)格也降低 35%。設(shè)計(jì)人員從Spartan-6 FPGA 移植到 Artix-7 器件，可將靜態(tài)功耗降低多達(dá) 85%，動(dòng)態(tài)功耗則降低多達(dá) 35%。其主要特性包括支持高達(dá) 3.75 Gbps 線速的 GPT 串行收發(fā)器、支持 3.3 V、連接到傳統(tǒng)組件的 I/O，以及最低功耗的線焊封裝，此外也可選尺寸最小的芯片級(jí)封裝和1.0mm 焊球間距的低成本 PCB 制造封裝。 Artix-7 FPGA既能滿足電池供電的便攜式超聲波設(shè)備的低功耗高性能需求（功耗不到 2W），又能滿足高端商用數(shù)碼相機(jī)鏡頭控制和供電電壓為12V的新一代車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)的小型、低功耗要求，還能滿足軍用航空電子和通信設(shè)備嚴(yán)格的 SWAP-C（大小、重量、功耗和成本）要求。 Kintex-7 FPGA 系列 Kintex-7 系列是一種新產(chǎn)品，能以不到一半的價(jià)格獲得 Virtex-6 FPGA 的性能，性價(jià)比翻一番，而且功耗減少一半，為高端功能提供了平衡優(yōu)化的配置。這種高度優(yōu)化的產(chǎn)品旨在用于低成本信號(hào)處理，其提供豐富的 DSP切片、內(nèi)部存儲(chǔ)器和 10.3 Gbps 的 GTX 串行收發(fā)器，且價(jià)格極富吸引力，理想適用于中等密度的應(yīng)用需求。Kintex-7 FPGA 的邏輯密度從3 萬(wàn)到 40萬(wàn)邏輯單元不等，性能比 Artix-7 FPGA 高 40%，與 Virtex-6 FPGA 相當(dāng)，速度比 Spartan-6 FPGA 提高 70%。 Kintex-7 FPGA 提供了低功耗高性能的信號(hào)處理能力，理想適用于長(zhǎng)期演進(jìn) (LTE) 無(wú)線電和基帶子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。第五代部分重配置技術(shù)進(jìn)一步降低了功耗和成本，能廣泛部署于毫微微基站、超微 (pico) 基站和主流基站中。上述產(chǎn)品的串行連接功能、存儲(chǔ)器和邏輯性能也非常適用于大批量有線通信設(shè)備，如 10G 無(wú)源光網(wǎng)絡(luò) (PON) 光線路終端 (OLT) 線路卡，可為家庭社區(qū)提供高速網(wǎng)絡(luò)。 此外，Kintex-7 FPGA 不僅能幫助開(kāi)發(fā)人員滿足消費(fèi)電子市場(chǎng)中高清 3D 平板顯示器嚴(yán)格的成本和功耗要求，而且還可以提供支持新一代廣播視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的IP 視頻橋接器所需的高帶寬和性價(jià)比，以及軍用航空和便攜式超聲波設(shè)備所需的高性能圖形處理能力，以支持多達(dá) 128 個(gè)高分辨率通道。 Virtex-7 FPGA 系列 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%，從而將這一業(yè)界最成功的 FPGA 架構(gòu)推到了全新的高度。該系列產(chǎn)品針對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)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(gè)子系列產(chǎn)品，屬于超高端產(chǎn)品之列，在嵌入式收發(fā)器、DSP 切片、存儲(chǔ)器模塊和高速 I/O 的數(shù)量與性能方面將 FPGA 技術(shù)發(fā)揮到了極致，為業(yè)界樹(shù)立了新的基準(zhǔn)。 Virtex-7T 器件提供多達(dá) 36 個(gè) 10.3 Gbps GTX 串行收發(fā)器，具有超高端邏輯容量（邏輯單元多達(dá) 200 萬(wàn)個(gè)），而且實(shí)現(xiàn)了業(yè)界最高的并行 I/O 帶寬（SelectIO? 引腳多達(dá) 1200個(gè)）。這種 I/O 配置提供了最大數(shù)量的 72 位 DDR3 存儲(chǔ)器并行 bank，支持 2,133 Mbps 的性能。Virtex-7XT 產(chǎn)品將功能進(jìn)一步擴(kuò)展，其單個(gè) FPGA 就能實(shí)現(xiàn)最高串行帶寬，不僅可提供多達(dá) 72 個(gè)速度達(dá) 10.3 Gbps 的 GTH 收發(fā)器，或 80 個(gè) GTH 和 GTX 收發(fā)器（其中24 個(gè)運(yùn)行速度為 13.1 Gbps，另外 56 個(gè)運(yùn)行速度為 10.3 Gbps），而且還具有更高的DSP到邏輯比 (DSP-to-logic ratio)，可實(shí)現(xiàn)更高吞吐量，支持多達(dá) 3,960 個(gè) 600 MHz 的 DSP 切片，總性能達(dá) 4.7 TMAC。此外，7XT FPGA 還有更出色的片上BRAM到邏輯比，高達(dá) 65 MB，可滿足低時(shí)延數(shù)據(jù)緩沖要求。賽靈思將在本系列中增加帶有 28 Gbps 收發(fā)器的產(chǎn)品，具體情況將稍后披露。 Virtex-7 FPGA 旨在滿足最高性能無(wú)線、有線和廣播基礎(chǔ)設(shè)施子系統(tǒng)的需求。Virtex-7 FPGA 的 TeraMACC 信號(hào)處理能力支持 400G 橋接和交換結(jié)構(gòu)有線通信、高級(jí)雷達(dá)和高性能計(jì)算系統(tǒng)。產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員可用單個(gè) FPGA 的 100GE 線路卡實(shí)施方案取代 ASIC 和多芯片組 ASSP 解決方案，以增加帶寬，從而滿足集成式多路復(fù)用器/轉(zhuǎn)發(fā)器應(yīng)用中100GB 光傳輸網(wǎng)絡(luò) (OTN) 復(fù)用轉(zhuǎn)發(fā)器、300G Interlaken 橋接器以及 400G 光網(wǎng)卡的需求。此外，這種超高端產(chǎn)品還提供了構(gòu)建新一代測(cè)試測(cè)量設(shè)備所需的邏輯密度、性能和 I/O 帶寬。如果系統(tǒng)確實(shí)需要采用 ASIC，那么 Virtex-7 FPGA 可幫助設(shè)計(jì)人員在原型設(shè)計(jì)和仿真階段減少器件數(shù)量，從而降低成本，減少互連/設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。

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