AMD推出第二代Versal Premium系列产品：首款PCIe 6.0和CXL 3.1的SoC FPGA

这几年，AMD一直大力推进Versal系列产品。面向不同应用，Versal家族共有AI Core、AI Edge、AI RF、Prime、Premium、HBM六个系列。其中，Versal Premium自适应平台作为前几年全球带宽最高的SoC FPGA产品，备受行业关注。

日前，AMD再次更新Versal Premium产线，推出第二代Versal Premium系列产品。这款产品在I/O方面具备非常强的突破性，是AMD第一款实现PCI-Express Gen 6（PCIe 6.0）和CXL 3.1的产品。

为高速I/O而生：PCIe 6.0和CXL 3.1速率达到64Gb/s

随着AI快速增长，DDR5已经成为在2024年开始成为行业主流趋势，这将带动CXL存储器在2024年～2029年以212%的年复合增率快速增长。至2029年，CXL服务器支持率能够达到99%。这种情况下，PCIe 6.0、LPDDR5X、CXL3.1是支持服务器更快连接、更多内存、一致性接口的关键。

第二代AMD Versal Premium系列便为应对上述趋势而生，AMD自适应和嵌入式计算事业部( AECG ) 高级产品线经理Mike Rather介绍，第二代产品在PCIe Gen 6和CXL 3.1上达到了64Gb/s的速率；支持LPDDR5X 8533 Mb/s以及DDR5 6400 Mb/s；支持CXL存储器扩展模块，从而支持更多的存储器接口；在PCIe连接方面增加了PCIe完整性和数据加密；增加了硬内联ECC和加密用于DDR存储器；搭载第一代Versal同款的强大功能400G高速加密引擎，以确保网络安全性。

具体到参数方面，第二代AMD Versal Premium系列根据不同型号，配备1.40～327万个系统逻辑单元 （SLC）、64.3万～149万个 LUT、3320～7616个DSP引擎、4～8个DDR5/LPDDR5x 内存控制器以及128位至256位的内存总线宽度。I/O 包括一个双PCI-Express 6.0 x8接口（每通道 64 Gbps），可转换为具有同等带宽的CXL 3.1接口，一个100 Gbps多速率以太网MAC，最多五个600Gbps以太网MAC（取决于型号），以及一个400 Gbps高速加密引擎。

相比第一代产品的7nm制程，第二代AMD Versal Premium系列采用6nm制程。不过，AMD现在开始减弱对于制程方面的宣传。AMD自适应与嵌入式计算事业部( AECG ) Versal产品营销总监对此解释，随着摩尔定律放缓和衰减，制程对于FPGA的重要性越来越低，不可能像过去一样减少一半的功耗，但是可以借由它实现双倍的性能，所以制程的关键在于如何使用。AMD的Versal系列产品总是能够精准地针对关键应用，确保有最合适的算力、I/O、内存组合，实现最好的性价比，而不是总是依赖最新的制程来迭代。

持续迭代架构和功能：新一代产品的六大亮点

第一，DSP计算能力非常强大。第二代AMD Versal Premium系列实现了更高的每平方毫米的DSP算力。

第二，引入了新的收发器GTM2，它支持1.25 Gb/s到128 Gb/s的数据速率是，还支持NRZ和PAM4编码。此外，AMD也保留了非常熟悉的设计流程，所以开发者可以使用GTM2，同时还确保全过程的可靠性。

第三，在I/O方面，增加了对于高速MIPI C-PHY和D-PHY接口的支持。

第四，新加入的LDPC解码器模块，适用于高通量的解码。

第五，可以更快速释放更多内存。第二代AMD Versal Premium系列在DDR5和LPDDR5上支持的数据的速率是第一代产品支持的DDR4和LPDDR4的2倍，同时DDR5/LPDDR5比DDR4/LPDDR4的功耗降低了20%～30%。此外，AMD还增加了硬内联ECC与加密来保护内存。

更重要的是，CXL 3.1存储器扩展模块支持使得新产品可以更简便地增加内存，可以与很多DRAM供应商实现兼容。相比CXL 2.0，能够实现两倍的带宽，并且可以利用NUMA轻松与现有的软件集成。

操作模式方面，支持CXL.io、CXL.mem、CXL.cache。器件模式方面，Versal Premium也可以作为内存的控制器，也可以使用主机模式。

第六，拥有端到端的安全性，为全球唯一基于灵活应变平台的400G高速加密引擎。

适用大数据、高密度场景：2026年中实现量产

在应用方面，第二代AMD Versal Premium系列产品适用于大数据量、高计算密度的应用场景，包括数据中心、通信、测试与测量的场景。

“在测试与测量领域，我们看到大家对于开发PCIe 7.0器件非常感兴趣，包括相关的分析器、控制器和练习器。”Mike Rather表示，想要实现这些器件并不容易，这些应用非常重视芯片上DSP引擎以及内存带宽和其他的接口能力。目前看到开发测试设备的这些公司支持的协议，可能是C-PHY和D-PHY，这是第二代AMD Versal Premium系列所支持。

在开发方面，工程师依然可以继续使用Vivado作为统一的设计环境。Mike Rather强调，AMD也在不断地改善Vivado的开发环境，适用于所有的Versal，也包括全新推出第二代AMD Versal Premium系列。

比如说，通过采用新的P&R算法，改善多线程性能，增强增量流，减少编译时间；引入了用于顶层设计的RTL流程和用于GTM2的RTL流程；改善了质量结果，即QoR与易用性；通过工具引导的时序收敛，改进DFX流程；分段配置以便加快CPU启动时间和PCIe的唤醒。这些改进不仅可以用于第二代AMD Versal Premium系列，同时适用于所有Versal系列产品的开发。

在产品协作方面，Versal Premium自适应SoC和AMD EPYC CPU之间能够形成非常好的联动。PCIe Express能够提供Versal Premium和CPU之间非常高性能的连接，可以用于卸载计算、网络以及存储工作负载；也能拥有非常连贯的接口，这样Versal Premium和EPYC处理器就能够共享内存空间，从而减少搁置内存；加之PCIe IDE以及内存DRAM的加密，数据能够做到端到端的安全性。

据介绍，第二代AMD Versal Premium系列将在2024年第四季度，提供功率估算工具，2025年下半年提供全套AMD Vivado工具，2026年上半年提供芯片样片及开发套件，2026年中实现芯片量产。