國際電子商情訊 隨著Altera與賽靈思（Xinlinx）先后宣布推出28nm FPGA產(chǎn)品，F(xiàn)PGA市場已是頗有看頭，對外，F(xiàn)PGA借助28nm先進工藝實現(xiàn)更高性能更低功耗進一步搶奪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，向著兩個不同方向擴展勢力。賽靈思新近披露了其28nm產(chǎn)品細節(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個子系列，Artix-7、Kintex-7價和Virtex-7，在正式介紹產(chǎn)品之前，我們先來看這樣一個表，看你最感興趣的是哪一個子系列：

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價格不到Virtex-6系列的一半，但性能相當，同時功耗降低一半!使筆者印象最深刻的也是這款產(chǎn)品，可以預見，這樣的性價比不僅對對手來說是一大威脅，對賽靈思自身的上代產(chǎn)品Virtex-6的銷售也將造成沖擊，不過也說明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入量產(chǎn)的Spartan-6和Virtex-6。 三個子系列均采用臺積電和三星HKMG（高介金屬閘）高性能低功耗工藝開發(fā)，在性能、工耗、成本方面比上代產(chǎn)品均有大幅改進。上文提及的Kintex-7以其性價比讓人印象深刻，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，價格降低35%，主要用來滿足此前ASSP、ASIC和低成本FPGA所針對的市場領域，如電池供電的便攜式超聲波設備。與Artix-7以低價勝出不同，Virtex-7則標榜業(yè)界最高系統(tǒng)性能和容量，密度達到200萬個邏輯單元，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)品還有一個很大的特色，那就是三個子系列的架構(gòu)完全統(tǒng)一。這個統(tǒng)一的架構(gòu)其實基于Virtex-6，從這三個子系列的任意一款都可以很輕易地轉(zhuǎn)移到另一款的開發(fā)，高中低端之間的轉(zhuǎn)換可以隨時進行，設計方案可根據(jù)需要收放。比如用同一個IP，既可以開發(fā)高端售貨機又可以轉(zhuǎn)而開發(fā)低端手持設備。賽靈思全球高級副總裁湯立人對此表示：“這個特性極大地幫助廠商提高生產(chǎn)效率，他們不需要對每代產(chǎn)品進行高昂的IP和方案重設計，而能快速地擴展產(chǎn)品，滿足相鄰市場的需求。” 對于希望利用最新 7 系列 FPGA 進一步實現(xiàn)節(jié)能或提高系統(tǒng)性能和容量的客戶來說，他們可以先用 Virtex-6 和 Spartan-6 FPGA 進行設計，然后在時機成熟時將設計方案進行移植。 ［轉(zhuǎn)下一頁：與ASIC爭鋒，F(xiàn)PGA疆域繼續(xù)推進］

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{pagination} 與ASIC爭鋒，F(xiàn)PGA疆域繼續(xù)推進 從應用來看，賽靈思的7系列產(chǎn)品將FPGA推向了更廣闊的市場，進一步搶奪了ASIC的地盤。 例如，Artix-7除了能做上文提到的便攜超聲波設備，還能滿足數(shù)碼單反相機的應用，后者是Sparten-6、Virtex-6實現(xiàn)起來均有難度的應用；同樣，Kintex-7和Virtex-7也將FPGA的應用疆域再度拓寬：Kintex-7系列除了滿足大批量10G有線通信設備所需性能，支持LTE無線網(wǎng)絡部署，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備，還支持高級雷達系統(tǒng)和高性能計算機系統(tǒng)。

賽靈思7系列產(chǎn)品應用方向nZcesmc

FPGA要想在ASIC的虎口里奪糧，必須要克服幾個障礙：成本、系統(tǒng)性能、功耗和容量，湯立人表示，其中功耗是制約關鍵，例如，便攜式醫(yī)療設備需要降低價格、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防領域在高性能計算、電子戰(zhàn)和雷達系統(tǒng)方面較高的性能需求；太空與國防領域的應用則需要借助降低散熱來提升性能，讓電子作戰(zhàn)與雷達系統(tǒng)具備更高性能的運算能力。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)品在上述幾個制約點上都有突破，容量更是從76萬個邏輯單元上升到了最高200個邏輯單元。 湯立人進一步表示，預計借助28nm產(chǎn)品，F(xiàn)PGA在2014年可以做到110億規(guī)模的市場，而單是憑借40nm和以前的產(chǎn)品，在同一時間內(nèi)只能實現(xiàn)70億的規(guī)模，而那時，整個ASIC/ASSP市場的規(guī)模大概為600億。 ［轉(zhuǎn)下一頁：工藝之爭，F(xiàn)PGA將走向何方？］

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{pagination} 工藝之爭，F(xiàn)PGA將走向何方？ 綜觀賽靈思的7系列產(chǎn)品，與主要競爭對手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的選擇，他們的選擇分別代表了FPGA發(fā)展的兩個方向：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，因為他們認為客戶更需要高性能，并且高性能和低功耗不能同時兼顧。與Altera觀點相左，賽靈思認為低功耗是設計趨勢，單純追求高性能已無意義?！熬拖耖_車，你選擇速度很快但油耗很高的，還是選擇速度稍慢一點但油耗小一半的？”湯立人打了個比方。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始供貨，支持 7 系列 FPGA 的早期試用 ISE 設計套件軟件現(xiàn)已開始供貨。 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定地前進——事實上，不堅定也不行，因為改弦易轍是需要付出巨大代價的，至少需要1年到1年半的時間更改——可能終有一方會取得更大成就，然而對于市場來說，多元化的選擇卻未必是壞事，而且FPGA市場的前進也需要先行者們不斷和多方探索。

Altera公開Stratix V謎底，28nm制高點爭奪戰(zhàn)開打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)增強技術，能滿足小型化大批量產(chǎn)品市場需求，這也正是此前 ASSP、ASIC 和低成本FPGA 所針對的市場領域。Artix-7 器件的密度從 2 萬到 35.5萬個邏輯單元不等，比Spartan-6 FPGA 速度快 30%，功耗降低一半，且價格也降低 35%。設計人員從Spartan-6 FPGA 移植到 Artix-7 器件，可將靜態(tài)功耗降低多達 85%，動態(tài)功耗則降低多達 35%。其主要特性包括支持高達 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)碼相機鏡頭控制和供電電壓為12V的新一代車載信息娛樂系統(tǒng)的小型、低功耗要求，還能滿足軍用航空電子和通信設備嚴格的 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，能以不到一半的價格獲得 Virtex-6 FPGA 的性能，性價比翻一番，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處理，其提供豐富的 DSP切片、內(nèi)部存儲器和 10.3 Gbps 的 GTX 串行收發(fā)器，且價格極富吸引力，理想適用于中等密度的應用需求。Kintex-7 FPGA 的邏輯密度從3 萬到 40萬邏輯單元不等，性能比 Artix-7 FPGA 高 40%，與 Virtex-6 FPGA 相當，速度比 Spartan-6 FPGA 提高 70%。 Kintex-7 FPGA 提供了低功耗高性能的信號處理能力，理想適用于長期演進 (LTE) 無線電和基帶子系統(tǒng)的實現(xiàn)。第五代部分重配置技術進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、存儲器和邏輯性能也非常適用于大批量有線通信設備，如 10G 無源光網(wǎng)絡 (PON) 光線路終端 (OLT) 線路卡，可為家庭社區(qū)提供高速網(wǎng)絡。 此外，Kintex-7 FPGA 不僅能幫助開發(fā)人員滿足消費電子市場中高清 3D 平板顯示器嚴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播系統(tǒng)的IP 視頻橋接器所需的高帶寬和性價比，以及軍用航空和便攜式超聲波設備所需的高性能圖形處理能力，以支持多達 128 個高分辨率通道。 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(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。 Virtex-7T 器件提供多達 36 個 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 200 萬個），而且實現(xiàn)了業(yè)界最高的并行 I/O 帶寬（SelectIO? 引腳多達 1200個）。這種 I/O 配置提供了最大數(shù)量的 72 位 DDR3 存儲器并行 bank，支持 2,133 Mbps 的性能。Virtex-7XT 產(chǎn)品將功能進一步擴展，其單個 FPGA 就能實現(xiàn)最高串行帶寬，不僅可提供多達 72 個速度達 10.3 Gbps 的 GTH 收發(fā)器，或 80 個 GTH 和 GTX 收發(fā)器（其中24 個運行速度為 13.1 Gbps，另外 56 個運行速度為 10.3 Gbps），而且還具有更高的DSP到邏輯比 (DSP-to-logic ratio)，可實現(xiàn)更高吞吐量，支持多達 3,960 個 600 MHz 的 DSP 切片，總性能達 4.7 TMAC。此外，7XT FPGA 還有更出色的片上BRAM到邏輯比，高達 65 MB，可滿足低時延數(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線、有線和廣播基礎設施子系統(tǒng)的需求。Virtex-7 FPGA 的 TeraMACC 信號處理能力支持 400G 橋接和交換結(jié)構(gòu)有線通信、高級雷達和高性能計算系統(tǒng)。產(chǎn)品開發(fā)人員可用單個 FPGA 的 100GE 線路卡實施方案取代 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用器/轉(zhuǎn)發(fā)器應用中100GB 光傳輸網(wǎng)絡 (OTN) 復用轉(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)建新一代測試測量設備所需的邏輯密度、性能和 I/O 帶寬。如果系統(tǒng)確實需要采用 ASIC，那么 Virtex-7 FPGA 可幫助設計人員在原型設計和仿真階段減少器件數(shù)量，從而降低成本，減少互連/設計的復雜性。

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