功耗三星性能赛灵思披露28nm产品细节 FPGA进一步推进ASIC腹地

赛灵思披露28nm产品细节 FPGA进一步推进ASIC腹地

时间:2011年11月21日
随着Altera与赛灵思(Xinlinx)先后宣布推出28nm FPGA产品,FPGA市场已是颇有看头,对外,FPGA借助28nm先进工艺实现更高性能更低功耗进一步抢夺ASIC地盘,于内,FPGA自身发展方向出现分歧, 三星英特尔软件英特尔:现在需要考虑是和谁一起打造Meego产业半导体市场LED产业 政府如何发挥宏观作用使发展新台币增长率台湾大环境影响 08年台湾IC产业衰退3.9%三星技术产品便携产品创新技术展7月登场信号奥地利驱动器奥地利微电子推出单/双路LVDS驱动器AS1154/56分校加州大学现象加研究院宣称发现氮化物基LED光效下降主因消费者下月就会看到日本电子产品和汽车短缺放射线燃料电池碳素韩国研制出高性能燃料电池用新材料飞利浦遥控器灯具飞利浦在香港展示LED新品
随着Altera与赛灵思(Xinlinx)先后宣布推出28nm FPGA产品,FPGA市场已是颇有看头,对外,FPGA借助28nm先进工艺实现更高性能更低功耗进一步抢夺ASIC地盘,于内,FPGA自身发展方向出现分歧,究竟是着重发展高性能还是性能功耗并举,Altera与赛灵思两大行业巨头各执一端,向着两个不同方向扩展势力。赛灵思新近披露了其28nm产品细节,战局更清晰地呈现在我们面前。

赛灵思的最新7系列产品包括3个子系列,Artix-7、Kintex-7价和Virtex-7,在正式介绍产品之前,我们先来看这样一个表,看你最感兴趣的是哪一个子系列:

最新7系列产品与前代产品比较

可能很多读者注意到,Kintex-7价格不到Virtex-6系列的一半,但性能相当,同时功耗降低一半!使笔者印象最深刻的也是这款产品,可以预见,这样的性价比不仅对对手来说是一大威胁,对赛灵思自身的上代产品Virtex-6的销售也将造成冲击,不过也说明FPGA发展到28nm仍然遵循着摩尔定律。据了解,赛灵思将继续制造和支持目前已进入量产的Spartan-6和Virtex-6。

三个子系列均采用台积电和三星HKMG(高介金属闸)高性能低功耗工艺开发,在性能、工耗、成本方面比上代产品均有大幅改进。上文提及的Kintex-7以其性价比让人印象深刻,而Artix-7以低功耗、低成本为特色,它比Spartan-6速度快30%,功耗低一半,价格降低35%,主要用来满足此前ASSP、ASIC和低成本FPGA所针对的市场领域,如电池供电的便携式超声波设备。与Artix-7以低价胜出不同,Virtex-7则标榜业界最高系统性能和容量,密度达到200万个逻辑单元,比所有以前和现有的FPGA高出2.5倍。与Virtex-6相比,Virtex-7的系统性能番了一倍,功耗降低一半,速度提升了30%,是7系列中最高端的子系列。

除了高性能和低功耗,7系列产品还有一个很大的特色,那就是三个子系列的架构完全统一。这个统一的架构其实基于Virtex-6,从这三个子系列的任意一款都可以很轻易地转移到另一款的开发,高中低端之间的转换可以随时进行,设计方案可根据需要收放。比如用同一个IP,既可以开发高端售货机又可以转而开发低端手持设备。赛灵思全球高级副总裁汤立人对此表示:“这个特性极大地帮助厂商提高生产效率,他们不需要对每代产品进行高昂的IP和方案重设计,而能快速地扩展产品,满足相邻市场的需求。” 对于希望利用最新 7 系列 FPGA 进一步实现节能或提高系统性能和容量的客户来说,他们可以先用 Virtex-6 和 Spartan-6 FPGA 进行设计,然后在时机成熟时将设计方案进行移植。

与ASIC争锋,FPGA疆域继续推进

从应用来看,赛灵思的7系列产品将FPGA推向了更广阔的市场,进一步抢夺了ASIC的地盘。

例如,Artix-7除了能做上文提到的便携超声波设备,还能满足数码单反相机的应用,后者是Sparten-6、Virtex-6实现起来均有难度的应用;同样,Kintex-7和Virtex-7也将FPGA的应用疆域再度拓宽:Kintex-7系列除了满足大批量10G有线通信设备所需性能,支持LTE无线网络部署,还能满足3D显示器的功耗和成本要求、下一代广播视频点播系统的性能和带宽;Virtex-7器件除了支持新一代有线接入设备,还支持高级雷达系统和高性能计算机系统。

赛灵思7系列产品应用方向

FPGA要想在ASIC的虎口里夺粮,必须要克服几个障碍:成本、系统性能、功耗和容量,汤立人表示,其中功耗是制约关键,例如,便携式医疗设备需要降低价格、缩减尺寸、降低静态功耗以支持电池供电操作;减少热耗散以便满足航空航天和国防领域在高性能计算、电子战和雷达系统方面较高的性能需求;太空与国防领域的应用则需要借助降低散热来提升性能,让电子作战与雷达系统具备更高性能的运算能力。所以7系列产品在功耗上大做文章,从I/O功耗、动态功耗和静态功耗入手,将功耗降至上代产品的一半。不仅是功耗,7系列产品在上述几个制约点上都有突破,容量更是从76万个逻辑单元上升到了最高200个逻辑单元。

汤立人进一步表示,预计借助28nm产品,FPGA在2014年可以做到110亿规模的市场,而单是凭借40nm和以前的产品,在同一时间内只能实现70亿的规模,而那时,整个ASIC/ASSP市场的规模大概为600亿。

工艺之争,FPGA将走向何方?

综观赛灵思的7系列产品,与主要竞争对手Altera稍早推出的28nm FPGAStratix V差异除了架构的统一与否和收发器的带宽(Stratix V 带28Gbps收发器,Virtex-7收发器峰值速率为13.1Gbps)、逻辑单元密度等方面,最主要还在于工艺技术的选择,他们的选择分别代表了FPGA发展的两个方向:到底是向高性能发展还是高性能低功耗并举。

与赛灵思选择28nm HKMG高性能低功耗工艺不同,Altera选择的是TSMC高性能28nm HKMG工艺,因为他们认为客户更需要高性能,并且高性能和低功耗不能同时兼顾。与Altera观点相左,赛灵思认为低功耗是设计趋势,单纯追求高性能已无意义。“就像开车,你选择速度很快但油耗很高的,还是选择速度稍慢一点但油耗小一半的?”汤立人打了个比方。他坦承,在性能上,赛灵思的7系列比Stratix V相差大概10%,“但功耗却只有后者的一半,”汤立人强调。

他透露,目前已有6家客户看好并选择了这一产品,7系列产品将在明年一季度开始供货,支持 7 系列 FPGA 的早期试用 ISE 设计套件软件现已开始供货。

在工艺选择上,虽然两大巨头各执一端,都沿着自己的方向坚定地前进——事实上,不坚定也不行,因为改弦易辙是需要付出巨大代价的,至少需要1年到1年半的时间更改——可能终有一方会取得更大成就,然而对于市场来说,多元化的选择却未必是坏事,而且FPGA市场的前进也需要先行者们不断和多方探索。

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