FPGA迈入新阶段 Altera 20nm混合系统的三大创新

2012-11-19 21:22:00来源: gec
   

大约在近半年前,Altera公司CTO Misha Burich先生曾向业内媒体介绍了FPGA体系架构的演进,以及FPGA走向硅片融合的发展大趋势。所谓硅片融合,指的是业内各种不同架构的核集成于同一硅片或平台上的发展趋势,如将MCU、DSP和FPGA这几种不同架构的核集成在一个芯片上,这成为业界和FPGA行业的发展的大趋势,这是市场发展的客观需求,也已经成为整个业界的共识。2012年9月末,Misha Burich再次向业界公布了Altera 公司如何将硅片融合这一趋势落实到真正的产品上的创新技术,并展望了未来更先进工艺技术的发展趋势。

Altera将在其20nm的产品上实现对于FPGA硅片融合的创新技术。在20nm的平台上,Altera将向客户提供一个终极系统集成平台,一个混合系统架构,结合了FPGA的硬件可编程功能、数字信号处理器和微处理器的软件灵活性,以及面向应用的硬核知识产权(IP)的高效。Altera在20nm的体系结构、软件和工艺的创新,能支持更强大的混合系统架构的开发,带来性能、带宽、集成度和功效的新的提升。

Altera的20nm混合系统架构的三大创新技术是:40Gbps收发器技术、下一代精度可调数字信号处理(DSP)模块体系结构,以及异质混合3D IC技术。

40Gbps芯片至芯片和28Gbps背板收发器

Altera 20nm收发器技术创新可将带宽提升两倍,支持向100G背板和400G系统的发展。20nm器件包括驱动CEI-25G-LR和以太网4x25G背板的28Gbps收发器,面向芯片至芯片或者芯片至光模块连接而设计的40Gbps收发器。Altera在20nm实现的收发器技术创新成为开发兼容CEI-56G收发器的基础,为驱动下一代400G光网络、400G线路卡等提供连接能力。

具有高速芯片至芯片接口的异质混合3D IC

在20nm,Altera将引入创新的高速芯片至芯片接口,用于在一个3D封装中集成多个管芯。采用这一创新接口,Altera能够交付面向客户的异质混合3D系统,该系统可集成FPGA和用户定制的HardCopy ASIC,或者包括存储器、第三方ASIC和光接口等各种其他技术。借助FPGA、HardCopy ASIC或者第三方ASIC的集成,Altera能够提供10倍于28nm产品系统集成度的单器件解决方案。Altera的异质混合3D IC将采用TSMC的的芯片-晶圆-基底 (CoWoS) 集成工艺进行制造。利用这些器件,开发人员可大幅度提高系统集成度和系统性能以突出产品优势,同时还可以降低系统功耗60%,减小了电路板空间,并降低系统成本。

下一代精度可调的浮点DSP模块

Altera在20nm器件刷新了业界的TFLOP/W基准。下一代精度可调DSP模块增强技术实现了5 TFLOP(每秒5万亿次浮点运算)的IEEE 754标准浮点运算性能。在此性能水平上,Altera 20nm器件的每瓦TFLOP要比目前的28nm产品高5倍。结合了OpenCL C设计流程、ARM硬核处理器子系统以及TFLOP/W的硅片效率,Altera的20nm器件提供了终极异质混合计算平台。

异质混合20nm系统的开发离不开全功能高级设计环境,这一设计环境包括系统集成工具(Qsys)、基于C的设计工具(OpenCL™)以及DSP开发软件(DSP Builder)。好的设计环境有助于实现更快的编译时间,从而提高设计人员的效能。

3D异构封装技术的未来

Misha Burich还指出,以上谈到的3D异构封装技术并不是真正意义上的3D封装,只能算是2.5D。真正的3D封装应该是以堆叠形式的多核的封装,目前的3D封装技术只适合存储器这样的标准的功耗低的器件,而MCU、DSP和FPGA这样功耗比较大的器件,目前只能通过2.5D的形式进行集成。3D技术目前面临最大障碍就是散热的问题,展望未来技术发展的趋势,Misha Burich指出,一个新技术是在多个硅片间引入导管,导管中充满液体,以帮助散热,该技术仍处于早期的研究阶段;另一项新技术就是特殊材料的研究和发现,必须是具备超强的导热能力的新材料。3D封装技术真正实现以后,计算能力将得到极大提升,将对产业的发展起到巨大的推动作用,许多新兴应用如云计算、物联网等将获益匪浅。

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关键字:FPGA  20nm

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2012/1119/article_3256.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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