20纳米战火炽 FPGA商竞推全新架构

2014-02-09 19:35:14来源: 互联网

现场可编程闸阵列(FPGA)厂商在20纳米(nm)节点的战火愈演愈烈。除了比拼先进制程技术,FPGA领域两家领导厂商--赛灵思(Xilinx)及 Altera亦于日前针对20纳米产品分别推出全新的设计架构及开发工具,藉此强化产品竞争力,让FPGA先进制程角力战再添火药味。

  改造FPGA架构 赛灵思强攻20纳米

  以赛灵思为例,为顺利从28纳米挺进至20纳米世代,该公司除借重台积电在先进制程的技术能力之外,亦重新设计了全新的设计架构--UltraScale及设计工具--Vivado,以突破FPGA从28纳米过渡到20纳米面临到的物理局限及设计瓶颈,期抢得市场先机。

  

  图1 赛灵思全球品质控管与新产品导入资深副总裁汤立人表示,全新的设计架构/工具/方法为20和1x纳米FPGA产品决胜的重要关键。

  赛灵思全球品质控管与新产品导入资深副总裁汤立人(图1)表示,光纤网路、数位影音及无线通讯等应用领域,未来势必分别朝1Tbit/s、8K4K及先进长程演进计划(LTE-Advanced)的世代迈进,届时将带来大量的封包数据、频宽、资料流处理等需求,亦为高阶系统设计带来艰鉅的挑战;因此先进制程的FPGA产品重要性将显着攀升。

  不过,汤立人指出,由于FPGA产品本身在浮点运算、封包处理、布线资源与逻辑单元分配上具有物理局限性,因此从28纳米进阶到20纳米制程后,其在性能及功耗方面的表现并不会改善多少,无法应付日趋复杂的系统运用,工程人员可能因此遭遇设计瓶颈,而不得不采用所费不赀的特定应用积体电路(ASIC)或设计弹性较不高的特定应用标准产品(ASSP)。

  因此汤立人进一步表示,FPGA若要从28纳米顺利挺进至20纳米,甚至是1x纳米世代,并提供给工程人员效能优异的可编程元件,FPGA厂商的角力重点已不仅仅止于单纯的先进制程竞赛,更重要的是全新的设计架构、设计工具及设计方法(Design Methodology)如何与先进制程FPGA多方搭配,方能解决20或1x纳米FPGA产品面临到的各种物理局限和设计挑战。

  有鉴于此,赛灵思特别针对20或1x纳米世代设计出类ASIC级(ASIC-class)的FPGA架构--UltraScale,能提供FPGA产品新一代的布线技术,以及高于过往解决方案两倍的布线资源;在逻辑区块的分布上亦采用新的可配置逻辑区块(Configuration Logic Block, CLB)封装,改善过往因逻辑单元分布鬆散而导致的时脉偏移诟病,使UltraScale FPGA产品具备ASIC级的时脉技术。

  汤立人指出,这些新的逻辑架构和功能,可突破20或1x纳米芯片遇到的效能瓶颈,且所需功耗仅有目前解决方案的一半,并让所有的逻辑区块使用率达90%以上,而过往可能只有75?80%;亦即,当FPGA内含两百万个逻辑单元时,工程人员可使用到一百八十万个,让系统效能和整合度较过往提升一点五到两倍。

  除提出UltraScale新架构外,赛灵思也推出全新的设计工具--Vivado和设计方法--UltraFast,为UltraScale FPGA产品提供各种ASIC级的可编程效能。

  汤立人指出,事实上赛灵思已不再只着眼于FPGA市场的竞争,由于20纳米FPGA产品与设计工具/方法能快速为客户的系统创造出差异化设计,因此赛灵思更企盼20纳米FPGA产品未来能成为ASIC/ASSP设计的绝佳替代方案。

  不让赛灵思专美于前,同样身为FPGA领域重量级厂商的Altera,也卯足全力展开新一波20纳米FPGA攻势,并于2013年12月上旬发布 Arria 10版的Quartus II软体,这也是Altera第一款支援20纳米FPGA和系统单芯片(SoC)的开发工具。

  新款开发工具出笼 Altera 20纳米攻势起

  Altera软体工程副总裁Premal Buch表示,过去六个月中,试用Quartus II软体的客户已成功使用该工具设计出Arria 10 FPGA和SoC,代表Altera已成功为所有希望能迅速实现20纳米元件应用的客户提供相应的软体支援。Quartus II软体采用现代多核心运算技术的尖端演算法,能够持续扩充Quartus II软体性能,让Altera下一代产品系列持续保有最快编译时间的优势。

  据了解,Arria 10版Quartus II软体支援多种FPGA和SoC元件,包括具有一百一十五万个逻辑单元、密度最大的中阶Arria 10元件。Arria 10 FPGA和SoC采用台积电的20纳米制程技术,性能比目前的高阶FPGA高出15%,功率消耗比以前的中阶元件低40%。

  Arria 10 FPGA和SoC还具有精度可调数位讯号处理器(DSP)模组、整合硬式核心硅智财(IP),以及具有1.5GHz双核心安谋国际 (ARM)Cortex-A9处理器的可选式整合处理器系统,整合度比竞争中阶元件高两倍。此外,Arria 10 FPGA和SoC还提供28Gbit/s收发器,频宽比当前一代产品高四倍,系统性能提高三倍,并支援PCIe Gen3 x8、频宽2666Mbit/s的第四代双倍资料率记忆体(DDR4)以及15Gbit/s混合记忆体立方体(HMC)。

  综上可知,FPGA厂商在20或1x纳米的角力战已不仅止于制程技术,更重要的是厂商能否推出全新的设计架构及开发工具,以协助客户突破20或1x纳米FPGA产品的设计挑战,这也让FPGA先进制程竞赛的战线更形扩大。

关键字:20纳米  FPGA

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2014/0209/article_23980.html
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