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不管您是否注意到，我們正被各類被廠商冠以“智能”概念的產(chǎn)品圍繞著，無處不在！智能，也成了激發(fā)工程師創(chuàng)意靈感的新源泉。2013年，我們都走在智能化的道路上。智能地球、智能能源、智能交通、智能工業(yè)、智能電網(wǎng)、智能醫(yī)療、智能通信、智能家居、智能互聯(lián)等智能化概念，層出不窮。智能化大潮正以迅雷不及掩耳之勢(shì)，席卷全球半導(dǎo)體大市場(chǎng)及各細(xì)分產(chǎn)業(yè)鏈。智能化創(chuàng)新正如春風(fēng)化雨般沐浴著每一個(gè)人。誰都“逃”不掉！賽靈思再次抓住了大勢(shì)發(fā)展新機(jī)遇，持28nm已領(lǐng)先競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手整整一代之力，再蓄以勢(shì)如破竹之勢(shì)，開創(chuàng)可編程邏輯軟硬件平臺(tái)智能化創(chuàng)新的新世界。 嵌入式系統(tǒng)的未來：更智能的專業(yè)化軟硬件平臺(tái) 未來的嵌入式系統(tǒng)將需要數(shù)以百計(jì)的Gops實(shí)時(shí)計(jì)算和Gbps通信帶寬，以滿足多通道無線射頻、數(shù)據(jù)中心安全設(shè)備、嵌入式視覺、Nx100Gbps網(wǎng)絡(luò)等眾多不同產(chǎn)業(yè)應(yīng)用需求。與此同時(shí)，這些組件也必須滿足嚴(yán)格的功耗要求，并盡可能降低成本。 物聯(lián)網(wǎng)將進(jìn)一步增加共享、處理和存儲(chǔ)的“大數(shù)據(jù)”的絕對(duì)數(shù)量。這就產(chǎn)生了更智能化嵌入式系統(tǒng)的全球需求，這種系統(tǒng)也將為我們的日常工作生活提供充分的資訊，讓我們能夠做出更好更明智的決策。 
賽靈思公司資深副總裁兼CTO Ivo Bolsens 近年來，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員一直在從單處理器向多核并行計(jì)算平臺(tái)轉(zhuǎn)移，以不斷提高計(jì)算效率，滿足嚴(yán)格的性價(jià)比和功耗要求。兒提高計(jì)算效率的關(guān)鍵步驟在于專業(yè)化，也就是各種計(jì)算單元和互聯(lián)基礎(chǔ)架構(gòu)可以滿足特定的應(yīng)用要求，從而實(shí)現(xiàn)高度優(yōu)化的異構(gòu)多核架構(gòu)。靈活、高度集成的全新系列器件平臺(tái)將會(huì)因此而問世，系統(tǒng)專家可以采用軟件編程流程對(duì)器件進(jìn)行編程，軟件設(shè)計(jì)流程不僅能捕獲各種應(yīng)用特性，而且還可將這種高級(jí)描述語言嵌入到專業(yè)化的可編程架構(gòu)中。 2012年，賽靈思推出了全球首款A(yù)ll Programmable SOC平臺(tái)，結(jié)合了嵌入式處理器軟件可編程功能和FPGA硬件靈活性。 Zynq™-7000器件系列在一個(gè)高密度、可配置的互聯(lián)模塊網(wǎng)絡(luò)中， 把多ARM ®核、可編程邏輯結(jié)構(gòu)、DSP數(shù)據(jù)路徑、存儲(chǔ)器和I/O完美集成在一起。這個(gè)協(xié)同處理器可以采用賽靈思新一代Vivado™設(shè)計(jì)套件工具鏈中獨(dú)特的高層次綜合功能進(jìn)行C語言的編譯。 這個(gè)突破 是產(chǎn)業(yè)向以系統(tǒng)為中心的設(shè)計(jì)流程發(fā)展的一個(gè)重大里程碑，新的設(shè)計(jì)流程將充分利用并行編程、高層次綜合和SoC多核技術(shù)領(lǐng)域的最先功能。這種以軟件為中心的編程流程可充分挖掘?qū)I(yè)化硬件架構(gòu)的全部潛能，同時(shí)又不需揭示硬件的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。 All Programmable SOC 軟硬件協(xié)同平臺(tái)將讓眾多領(lǐng)域的不同工程師均能受惠于Zynq All Programmable SoC架構(gòu)的全部功能，使他們能夠在設(shè)計(jì)新一代更智能的電子系統(tǒng)時(shí)，實(shí)現(xiàn)最高的生產(chǎn)力和最佳的結(jié)果質(zhì)量。
68億只晶體管、1，954，560個(gè)邏輯單元（容量相當(dāng)于市場(chǎng)同類最大28nm FPGA的兩倍）、305，400個(gè)CLB切片的可配置邏輯塊（CLB）、21，550Kb的分布式RAM容量、以及2，160個(gè)DSP slice、46，512個(gè)BRAM、24個(gè)時(shí)鐘管理模塊、4個(gè)PCIe模塊、36個(gè)GTX收發(fā)器（每個(gè)性能達(dá)12.5 Gbps）、24個(gè)I/O bank和1，200個(gè)用戶I/O、19W功耗……是的，您沒有看錯(cuò)，這一連串令人眼花繚亂的數(shù)字，就是賽靈思（Xilinx）日前宣布可正式供貨的“世界最大容量”FPGA Virtex-7 2000T為我們呈現(xiàn)出的令人震撼的性能指標(biāo)。 2010年10月，Xilinx高調(diào)宣布推出業(yè)界首項(xiàng)堆疊硅片互聯(lián)技術(shù)（SSI，Stack Silicon Interconnect）。該公司全球高級(jí)副總裁兼亞太區(qū)執(zhí)行總裁湯立人強(qiáng)調(diào)說，之前曾有廠商試圖通過將兩個(gè)或多個(gè)FPGA進(jìn)行邏輯互聯(lián)，創(chuàng)建出更大型的“虛擬FPGA”，最終實(shí)現(xiàn)復(fù)雜設(shè)計(jì)。但往往由于可用I/O數(shù)量有限，再加之FPGA間信號(hào)傳輸造成的時(shí)延限制性能，以及使用標(biāo)準(zhǔn)的器件I/O來創(chuàng)建多個(gè)FPGA之間的邏輯連接增加功耗等因素，這些努力都宣告失敗。而SSI技術(shù)的核心則來自于賽靈思專利的ASMBL架構(gòu)、微凸塊技術(shù)以及TSMC的硅通孔（TSV）技術(shù)。 2.5D SSI的主要技術(shù)突破 Virtex-7 2000T是Xilinx采用臺(tái)積電（TSMC）28nm HPL工藝（低功耗高介電層金屬閘技術(shù)）推出的第三款FPGA。更重要的是，這將是“世界上第一個(gè)采用SSI技術(shù)的商用FPGA”。賽靈思方面將該項(xiàng)技術(shù)命名為2.5D SSI。湯立人堅(jiān)持認(rèn)為，2.5D并不意味著就比傳統(tǒng)意義上的3D封裝性能差。事實(shí)上，如果將邏輯單元與內(nèi)存進(jìn)行垂直堆疊（Vertical Stacking），也就是所謂的3D封裝，現(xiàn)在面臨著散熱、RAM/Logic等有源層之間因?yàn)榕蛎浵禂?shù)不同，導(dǎo)致內(nèi)部應(yīng)力不均，影響晶體管性能等多項(xiàng)重要挑戰(zhàn)。“賽靈思同樣看好不帶中介層的完全3D IC堆疊技術(shù)前景，但從目前來看，該技術(shù)在整個(gè)產(chǎn)業(yè)中實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化還要花更長(zhǎng)的時(shí)間。” “我們的2.5D SSI結(jié)構(gòu)采用并排式芯片布局，將4個(gè)經(jīng)ASMBL架構(gòu)優(yōu)化的FPGA Slice 并排排列在硅中介層上，Slice之間擁有超過10，000個(gè)過孔走線，時(shí)延僅為1納秒。然后再通過微凸塊將硅片連接至硅中介層。”湯立人進(jìn)一步解釋說， “由于采用的是大量低延時(shí)、芯片間互連，并連接至球形柵格陣列，從而也避免了垂直硅片堆疊方法出現(xiàn)的熱通量和設(shè)計(jì)工具流問題。”
如果把FPGA與ASIC之間的競(jìng)爭(zhēng)看成一場(chǎng)戰(zhàn)斗，那么目前這場(chǎng)戰(zhàn)斗正從遠(yuǎn)觀、叫陣、近戰(zhàn)發(fā)展到它的最后階段――肉搏！6月22日，賽靈思基于統(tǒng)一架構(gòu)的28nm 7系列FPGA閃亮登場(chǎng)，本次發(fā)布的FPGA新品最大的亮點(diǎn)是功耗大幅度降低，同時(shí)性能、容量大幅提升！“7系列最大的目標(biāo)是降低功耗！整個(gè)系列功耗降低50%！”在新聞發(fā)布會(huì)上，賽靈思公司質(zhì)量管理和新產(chǎn)品導(dǎo)入全球高級(jí)副總裁亞太區(qū)執(zhí)行總裁湯立人（Vincent Tong） 指出，“同時(shí)容量大大提升，高達(dá)200萬個(gè)邏輯單元！除了取代高端ASIC，7系列FPGA還將瞄準(zhǔn)更多新興應(yīng)用。” 不再回避功耗、尺寸敏感話題 和以前FPGA叫板ASIC的策略不同，這次賽靈思不再強(qiáng)調(diào)FPGA的靈活性了（或許大家早認(rèn)同這個(gè)優(yōu)勢(shì)了），這次賽靈思選擇了很多FPGA供應(yīng)商想回避的話題的同時(shí)也是很多ASIC廠商總拎來打擊FPGA的兩個(gè)特性：功耗和尺寸。 “預(yù)計(jì)40nm FPGA市場(chǎng)到2014年的規(guī)模可以達(dá)到70億美元，而那時(shí)ASIC/ASSP的規(guī)模會(huì)是600億美元，如果FPGA要擴(kuò)大規(guī)模，就必須有更低的成本（更高的性價(jià)比）、更高的系統(tǒng)性能、更大的容量和更低的功耗，我們認(rèn)為這其中最主要的關(guān)鍵是降低功耗！” 湯立人指出，“我們此次推出的7系列28nm FPGA系列，在系統(tǒng)性能上翻番，同時(shí)容量擴(kuò)大兩倍，功耗降低一半，我們預(yù)計(jì)28nm 7系列FPGA可以將FPGA市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)大到110億美元！” 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%，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)界樹立了新的基準(zhǔn)。 賽靈思20nm技術(shù)戰(zhàn)略Roadmap曝光：繼續(xù)領(lǐng)先一代 “熟悉FPGA行業(yè)和對(duì)賽靈思有一定了解的業(yè)界人士都知道，賽靈思在28nm技術(shù)上取得了多項(xiàng)重大突破， 其產(chǎn)品組合處于整整領(lǐng)先一代。基于28nm技術(shù)突破之上的20nm產(chǎn)品系列，必將為創(chuàng)造更高的客戶價(jià)值提供了巨大的機(jī)會(huì)！”11月5日，在賽靈思媒體見面 會(huì)上，賽靈思公司全球高級(jí)副總裁，亞太區(qū)執(zhí)行總裁湯立人分享了Xilinx 繼續(xù)領(lǐng)先一代的20nm 產(chǎn)品戰(zhàn)略，“此外，下一代FPGA及第二代SoC和3D IC將與Vivado設(shè)計(jì)套件‘協(xié)同優(yōu)化’，為行業(yè)提供最具吸引力的ASIC和ASSP可編程替代方案。”
湯立人談起賽靈思領(lǐng)先一代的技術(shù)時(shí)非常興奮 賽靈思在28nm 7系列FPGA的創(chuàng)新，把工藝技術(shù)上的創(chuàng)新（與臺(tái)積電（TSMC）共同開發(fā)的高性能低功耗（HPL）技術(shù)）與針對(duì)最小化靜態(tài)和動(dòng)態(tài)功耗、最大化主要構(gòu)建模 塊性能的眾多優(yōu)化完美結(jié)合，讓賽靈思能夠提供超越節(jié)點(diǎn)的性能/瓦價(jià)值優(yōu)勢(shì)。“其20nm產(chǎn)品系列發(fā)展戰(zhàn)略，包括下一代8系列All Programmable FPGA以及第二代3D IC和SoC。20nm產(chǎn)品系列建立在業(yè)經(jīng)驗(yàn)證的28nm技術(shù)突破之上，在系統(tǒng)性能、功耗和可編程系統(tǒng)集成方面領(lǐng)先競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)整整一代。”湯立人強(qiáng)調(diào)，“賽 靈思在 28nm 節(jié)點(diǎn)上推出的多種新技術(shù)為客戶帶來了重大的超前價(jià)值，并使賽靈思領(lǐng)先競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手整整一代。賽靈思并不是簡(jiǎn)單地將現(xiàn)有的 FPGA 架構(gòu)遷移到新的技術(shù)節(jié)點(diǎn)上，而是力求引領(lǐng)多種 FPGA 創(chuàng)新，并率先推出了 All Programmable 3D IC 和 SoC。” 如何擴(kuò)大下一代的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)？ 從28nm 7系列FPGA的創(chuàng)新為到20nm8系列FPGA為賽靈思在20nm繼續(xù)保持領(lǐng)先一代的地位奠定了基礎(chǔ)。這些器件將利用與臺(tái)積電的28nm HPL工藝性能/瓦特征相似的20nm SoC工藝。將系統(tǒng)級(jí)性能提升2倍，內(nèi)存帶寬擴(kuò)大2倍，總功耗降低50%，邏輯功能集成和關(guān)鍵系統(tǒng)建模加速1.5倍多。湯立人表示，“所有應(yīng)用都將受益于 賽靈思的下一代路由體系結(jié)構(gòu)，可以輕松地?cái)U(kuò)展超過90％的資源利用率，實(shí)現(xiàn)更高的結(jié)果質(zhì)量及更快的設(shè)計(jì)收斂。”
湯立人強(qiáng)調(diào)，“半導(dǎo)體行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者正在逐步發(fā)現(xiàn)20nm的價(jià)值，而且一些設(shè)計(jì)已經(jīng)正在進(jìn)行中。”賽靈思公司看到了這個(gè)工藝節(jié)點(diǎn)所擁有的巨大潛力，因此也在不斷地探索新的方式，致力于通過28nm已經(jīng)建立且在20nm將繼續(xù)擴(kuò)展的創(chuàng)新技術(shù)持續(xù)發(fā)掘這些潛在的價(jià)值。
20nm FPGA性能進(jìn)一步得到優(yōu)化 湯立人指出，“在20nm，賽靈思目前正在開發(fā)其第二代SoC和3D IC技術(shù)，以及下一代的FPGA技術(shù)。相比于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，賽靈思擁有多年前率先創(chuàng)新的先發(fā)優(yōu)勢(shì)。其中包括FPGA性能/瓦的突破，與客戶一起更好微調(diào)的更成 熟的SoC和3D IC技術(shù)，與其下一代Vivado設(shè)計(jì)套件“協(xié)同優(yōu)化”的器件。”賽靈思在系統(tǒng)中重新定義了高性能收發(fā)器的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。這讓賽靈思能夠更有效地把20nm 的附加價(jià)值引入領(lǐng)先的和業(yè)經(jīng)證明的28nm技術(shù)之中，讓客戶的創(chuàng)新繼續(xù)保持領(lǐng)先一代。
第一代到第二代All ProgrammableSoC 為在20nm繼續(xù)居于領(lǐng)先一代的地位，賽靈思將借助一個(gè)新的異構(gòu)處理系統(tǒng)，有效地提供更高的系統(tǒng)性能。這個(gè)嵌入式系統(tǒng)將被用超過 2倍的互連帶寬耦合到下一代FPGA架構(gòu)中。在芯片上的模擬混合信號(hào)性能將翻一番，同時(shí)可編程I/O將隨著下一代DDR4和PCI Express接口而升級(jí)。
從第一代到第二代All Programmable 3D IC 和一個(gè)純粹的單芯片解決方案所可能達(dá)到的結(jié)果相比，湯立人表示賽靈思28nm同構(gòu)和異構(gòu)Virtex® 3D IC把設(shè)計(jì)容量、系統(tǒng)級(jí)性能和系統(tǒng)集成的水平均整整翻了一番，提供了領(lǐng)先一代的價(jià)值優(yōu)勢(shì)。 為在20nm繼續(xù)領(lǐng)先一代，賽靈思將利用一個(gè)兩級(jí)接口擴(kuò)大其3D IC的架構(gòu)，讓同構(gòu)和異構(gòu)裸片的集成均能基于開放的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)。從而把邏輯容量擴(kuò)展1.5倍或增加30-40M ASIC等效門的設(shè)計(jì)。
FPGA智能之路該如何走？ FPGA目前已經(jīng)在逐漸占據(jù)高端ASIC的領(lǐng)地，并向更多新興應(yīng)用挺進(jìn)，所以賽靈思CEO Moshe Gavrielov稱“ASIC日益變?yōu)閚iche，而FPGA應(yīng)用日益擴(kuò)大變?yōu)椤ㄓ谩保俚浆F(xiàn)在不斷集成新器件功能，使之更為智能化。這真是一個(gè)非常有意思的變化。未來，賽靈思的FPGA智能化之路將如何演進(jìn)？FPGA是否可以成為下一代嵌入式處理器智能化平臺(tái)？FPGA在成為下一代嵌入式處理器智能化平臺(tái)前還要應(yīng)對(duì)什么挑戰(zhàn)？歡迎大家討論。(電子發(fā)燒友) |
