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“要來一群都來,要不來一個也不來”，林黛玉說。好像商量好了似的，經過一段時間的沉積，FPGA廠商在本周集體發聲了。Xilinx公司發布了FPGA集成模擬技術，Intel推出面向工業和汽車市場的全新多功能FPGA Cyclone 10，Lattice發布了《分布式異構處理的行業應用》白皮書。當然，本文重點介紹美高森美公司（Microsemi），它首次推出了具備500K邏輯單元和12.7G收發器的PolarFire FPGA器件，進軍中端市場，與Xilinx和Intel這兩大巨頭展開正面角逐。 長期以來，只有Xilinx和曾經的Altera（如今是Intel的一個部門）兩家公司能夠生產中高端的FPGA器件。美高森美（Microsemi）僅能生產低密度的FPGA器件，其特點是配備非易失的Flash（而不是易失的SRAM）存儲器，主要用于國防軍工、航空航天等特殊領域。如今，Microsemi何以有能力推出中密度的FPGA器件呢？它要針對哪些應用市場呢？Microsemi系統級芯片產品組SoC業務部副總裁兼業務部經理Bruce Weyer和系統級芯片產品組產品線高級營銷總監Shakeel Peera為我們給出了答案。 首先，開發全新產品需要克服一系列的技術難題，所以招攬人才是第一位的�？汕傻氖�，Microsemi碰到了招攬人才的好機會。近幾年業內發生的一系列并購事件導致了各類技術人才的逸出。新招募的這些人才幫助Microsemi解決了新產品開發所面臨的三個主要挑戰：高速I/O接口設計、并行處理單元設計和開發軟件的設計。解決了這些問題，Microsemi就擁有了能夠與Xilinx及Intel競爭的技術實力。 
圖1：Microsemi的FPGA/SoC產品路線圖 其次，Microsemi看準了一個市場空隙，即核心網之外的邊緣網絡處理市場，包括1G以下帶寬的無線接入和10~40G帶寬的有線接入，以及工業4.0相關的應用。這些市場在要求比較高的FPGA性能的同時還對功耗和成本比較敏感。Xilinx和Intel這樣的一線FPGA廠商的做法是采用與高端FPGA相同的架構，針對中級市場進行適當的裁剪，這樣可以節省可觀的研發費用。我們知道，在如今的半導體工藝節點，新一代產品的開發成本已經高到令人望而卻步的程度，采用統一的產品架構是實現成本控制的有效方式。 Microsemi認為，他們可以專門針對中級市場研發出功耗更低、成本效益更好的FPGA器件。他們把這個產品系列稱作PolarFire，意思是像極地一樣冰冷（低功耗），但又呈現火一樣的力量（高性能）。 Microsemi為PolarFire器件實施了一系列降低成本的措施。例如，Microsemi采用了基于SONOS的28nm CMOS工藝。我們知道，28nm是一個主流的、比較經濟的半導體工藝節點。與傳統的閃存技術相比，SONOS（Silicon-Oxide Nitride-Oxide-Silicon）可以顯著降低電荷泵電壓，從而降低器件的功耗。相比之下，一線廠商要采用更昂貴的HKMG或FinFET半導體工藝來降低功耗。PolarFire的架構為低于500K邏輯門而優化，片上收發器也針對12.7Gbps的速度而優化�？傊@是一款面向中級市場特別開發的成本優化器件。 同樣地，PolarFire的功耗也得到了優化。由于Microsemi的FPGA器件是基于閃存的，其非易失特性使得PolarFire具備一個先天優勢，那就是極低的靜態功耗和可以忽略不計的浪涌功耗。此外，集成的硬IP核、功率優化的收發器和Flash*Freeze低功耗模式都有助于PolarFire綜合功耗的降低。 Peera先生說，功耗的降低可以增加系統的熱冗余度、提升計算能力。PolarFire適應無風扇的應用，無需或僅使用小型散熱片就可以應對。據稱，PolarFire的功耗比競爭產品低一半，而對于客戶來說，功耗每降低1瓦特意味著1.5美元的BOM成本節約。 除了成本更低、功耗更低，PolarFire與競品相比的第三個優勢是其安全特性。Peera先生介紹說，網絡安全性是網絡邊緣的聯網設備首要的考慮因素：價值400美元的DPA黑客攻擊設備可能帶來數百萬美元的IP損失。他說，PolarFire在防止超額生產和克隆、全面的設計IP保護、信任根、 安全的數據通信和防篡改等方面都提供業界最佳的安全性。
圖2：PolarFire FPGA框圖 在可靠性方面，作為軍工和航空航天領域專家的Microsemi更具優勢。Peera介紹說，5%的電信設備故障由單粒子反轉（SEU）導致。PolarFire具有無錯誤SEU免疫架構配置，這對于要求苛刻的電信設備供應商來說更具吸引力。 對于用戶來說，Microsemi推出中密度的FPGA器件無疑是個好消息。自Altera被Intel收購之后，Xilinx好像失去了直接的競爭對手�，F在好了，半路上殺出來個PolarFire，用戶就有更大的選擇余地了。而且，PolarFire不僅僅是另一個FPGA，而且是一種不一樣的FPGA，它是基于閃存的，其差異化特征十分明顯。 最后需要提到的是，Weyer先生說，中國市場非常重要，甚至關系到PolarFire的成敗，因為中國的通信企業占據著整個通信領域相當大的份額。同時，PolarFire也是Microsemi業務轉型的重要產品。過去，Microsemi主要提供國防軍工和航空航天應用的分立器件，而現在其營業收入更多地來源于通信和數據中心市場。如果PolarFire能夠在中國市場取得成功，那么Microsemi的業務開展將更加順利。對于這樣一個如此重視中國客戶的公司，對于這樣一款成本更經濟、功耗更優化的FPGA器件，中國廠商們值得認真地去考察一下。
圖3：PolarFire Eval Kit高性能套件可用于全面的開發 和測試 |
