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賽靈思披露28nm產(chǎn)品細節(jié),F(xiàn)PGA進一步推進ASIC腹地

隨著Altera與賽靈思先后宣布推出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……

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
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
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
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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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責編:Quentin
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