賽靈思(Xilinx)在產(chǎn)品升級換代方面可謂是制定了業(yè)界最為激進，但又卻最有條不紊的計劃：2013年7月，投片首款20nm All Programmable器件，并發(fā)布第一個ASIC級可編程架構UltraScale；半年之后，首批基于該架構的20nm UltraScale器件正式發(fā)貨；再加上2014年連續(xù)推出的“軟”定義網(wǎng)絡(SDN)和為FPGA進軍數(shù)據(jù)中心掃清障礙推出的SDAccel解決方案，Xilinx從單純FPGA芯片供應商向系統(tǒng)級解決方案供應商轉變的意圖十分明顯。
日前，憑借新型存儲器、3D-on-3D和多處理SoC(MPSoC)技術，賽靈思再次將16nm FPGA器件從“傳說”變?yōu)榱恕艾F(xiàn)實”。全新的16nm UltraScale+ FPGA系列包括Kintex UltraScale+ FPGA和Virtex UltraScale+ FPGA以及3D IC系列，而Zynq UltraScale+系列則包含業(yè)界首款全可編程MPSoC。
根據(jù)賽靈思給出的供貨時間表，首個16nm UltraScale+ FPGA產(chǎn)品流片和設計工具的早期試用版本預計將于2015年第二季度推出，首款發(fā)貨預計在2015年第四季度。
Xilinx全球高級副總裁湯立人
“憑借這些新的產(chǎn)品組合，賽靈思將完全能夠滿足各種下一代應用需求，包括LTE Advanced、早期5G無線、Tb級有線通信、汽車駕駛員輔助系統(tǒng)、以及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應用等。”Xilinx全球高級副總裁湯立人(Vincent Tong)說。
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有實力，才能“任性”
“通過系統(tǒng)級的優(yōu)化，UltraScale+所提供的價值遠遠超過了傳統(tǒng)工藝節(jié)點移植所帶來的價值，系統(tǒng)級性能功耗比相比28nm器件提升了2至5倍，還實現(xiàn)了遙遙領先的系統(tǒng)集成度和智能化，以及最高級別的安全性?！?
賽靈思官方新聞通稿中的這句話引人關注，也就是說，盡管新UltraScale+ FPGA系列眾望所歸的采用了臺積電16FF+ FinFET 3D晶體管技術，但這仍不足以提供高出28nm器件2-5倍的系統(tǒng)級性能。那么問題來了，除了工藝節(jié)點移植帶來的性能提升，賽靈思到底還使用了哪些大招？
存儲器增強型可編程器件：通過對SRAM集成的支持，UltraRAM解決了影響FPGA和SoC系統(tǒng)性能和功耗的最大瓶頸之一。利用這項新技術能創(chuàng)建用于多種不同應用場景的片上存儲器，包括深度數(shù)據(jù)包和視頻緩沖，實現(xiàn)可預見的時延和性能。設計人員通過緊密集成大量嵌入式存儲器與相關處理引擎，不僅能實現(xiàn)更高的系統(tǒng)性能功耗比，并可降低材料清單（BOM）成本。UltraRAM提供多種配置，容量最大可擴展至432 Mb。
最新存儲器技術UltraRAM
SmartConnect技術：SmartConnect是一種新的創(chuàng)新型FPGA互聯(lián)優(yōu)化技術，通過智能系統(tǒng)級互聯(lián)優(yōu)化，可額外提供20%到30%的性能、面積和功耗優(yōu)勢。而UltraScale架構通過重新架構布線、時鐘和邏輯結構能夠解決芯片級的互聯(lián)瓶頸，SmartConnect則通過應用互聯(lián)拓撲優(yōu)化滿足特定設計的吞吐量和時延要求，同時縮小互聯(lián)邏輯面積。
智能互聯(lián)技術
業(yè)界首項3D- on-3D技術：高端UltraScale+ 系列集合了3D晶體管和賽靈思第三代3D IC的組合功耗優(yōu)勢。正如FinFET相比平面晶體管實現(xiàn)性能功耗比非線性提升一樣，3D IC相比單個器件實現(xiàn)系統(tǒng)集成度和單位功耗帶寬的非線性提升。
3D-on-3D技術
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新器件更多功能，“丑小鴨”變“白天鵝”
異構多處理技術：全新Zynq UltraScale+ MPSoC相對此前解決方案可將系統(tǒng)級性能功耗比提升約5倍，位于處理子系統(tǒng)中心的是64位四核ARM Cortex-A53處理器，能實現(xiàn)硬件虛擬化和非對稱處理，并全面支持ARM TrustZone。
處理子系統(tǒng)還包括支持確定性操作（deterministic operation）的雙核ARM Cortex-R5實時處理器，從而可確保實時響應、高吞吐量和低時延，實現(xiàn)最高級別的安全性和可靠性。單獨的安全單元可實現(xiàn)軍事級的安全解決方案，諸如安全啟動、密鑰與庫管理和防破壞功能等，這些都是設備間通信以及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用的標準需求。
為實現(xiàn)完整的圖形加速和視頻壓縮/解壓縮功能，新器件集成了ARM Mali-400MP專用圖形處理器和H.265視頻編解碼器單元，同時還支持Displayport、MIPI和HDMI。最后，該新器件還添加了專用平臺和電源管理單元（PMU），其可支持系統(tǒng)監(jiān)控、系統(tǒng)管理以及每個處理引擎的動態(tài)電源門控。
Zynq UltraScale MPSoC
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責編：Quentin
