Stratix II FPGA：成功的90nm開(kāi)發(fā)和推出案例研究

   當(dāng)Altera公司為下一代FPGA著手開(kāi)發(fā)90nm工藝時(shí)，這項(xiàng)工藝正處于廣泛的業(yè)界爭(zhēng)論之中，恰恰反映了新的亞微米工藝之路的坎坷。向90nm點(diǎn)的轉(zhuǎn)換不一定很順利，尚需要進(jìn)行比上一個(gè)工藝點(diǎn)更深入的分析、研究和測(cè)試。然而，Altera從以往產(chǎn)品推出和近乎無(wú)瑕疵的0.13um技術(shù)中獲得了經(jīng)驗(yàn)，再一次證明了經(jīng)細(xì)致考量的設(shè)計(jì)方法和主流工藝的選擇是成功的關(guān)鍵因素。公司選用TSMC經(jīng)驗(yàn)證的90nm和low-k介電質(zhì)工藝獲得了極好的產(chǎn)量和優(yōu)質(zhì)的器件，這些器件超過(guò)了對(duì)功率和性能的預(yù)期值。

· Altera現(xiàn)在正在制造和測(cè)試大量的Stratix® II器件，堅(jiān)信它能在比預(yù)期更早的時(shí)間內(nèi)達(dá)到極具競(jìng)爭(zhēng)性的成本目標(biāo)。這樣，它將以即將降價(jià)的形式為客戶節(jié)省成本。

· 工作在533Mbps規(guī)范之上的DDR2存儲(chǔ)器接口現(xiàn)在可以運(yùn)行到640Mbps，為客戶提供了巨大的保護(hù)帶寬，更容易進(jìn)行設(shè)計(jì)

· LVDS工作在1.5Gbps，大大地超過(guò)了1Gbps的規(guī)范。這也具有極大的時(shí)序/性能優(yōu)勢(shì)。

· 比預(yù)計(jì)更好的工藝控制結(jié)果使得泄漏功率小于預(yù)期值。新的升級(jí)后的功率計(jì)算器為用戶提供新的更低的功率值。 

· 兩款新的Stratix II器件——EP2S30和EP2S130——已經(jīng)下單，將在第四季度開(kāi)始樣片生產(chǎn)。

    Stratix II系列繼續(xù)最初Stratix系列的前進(jìn)勢(shì)頭Altera的用戶正快速地采用公司的技術(shù)，因?yàn)樗麄冎滥芷谕麥?zhǔn)時(shí)獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品。上個(gè)季度Stratix系列增長(zhǎng)了60%，已經(jīng)成為Altera銷售量最大的系列。目前的設(shè)計(jì)獲得這個(gè)成績(jī)表明Stratix II系列正建立在這個(gè)趨勢(shì)上。

    風(fēng)險(xiǎn)管理

    Altera正贏得的成功是精心定義方法的結(jié)果，這個(gè)方法通過(guò)限制新的工藝點(diǎn)上引入風(fēng)險(xiǎn)的變數(shù)，注重干脆明晰的實(shí)施。這種精心定義的方法獲得可預(yù)測(cè)的快速的可用性，加快降低成本，最初0.13微米Stratix和Cyclone™系列相當(dāng)順利的推出驗(yàn)證了這種方法。

    Altera和臺(tái)積電密切合作，為90nm產(chǎn)品選擇了主流的low-k介電質(zhì)工藝。為了進(jìn)一步防止客戶出現(xiàn)可用性問(wèn)題，Altera實(shí)施了細(xì)致的工藝指標(biāo)階段，確保了在產(chǎn)品進(jìn)入新的工藝點(diǎn)前具有可制造性和可靠性。Altera選擇Stratix II FPGA作為第一款采用90nm制造的系列產(chǎn)品，因?yàn)橹揽蛻敉ǔ?duì)復(fù)雜的FPGA有更長(zhǎng)的設(shè)計(jì)周期，需要從下一代產(chǎn)品中獲得更大的集成度。另外，Stratix II FPGA采用了Altera的專利冗余技術(shù)，這保證了當(dāng)缺陷率仍然很高情況下，在開(kāi)發(fā)的初期即使在大芯片上也能夠推出可靠的產(chǎn)品。Altera的低成本Cyclone II FPGA將采用同樣的工藝，確?？焖俚剡M(jìn)入成品，滿足縮短的面市時(shí)間需求和更大批量終端產(chǎn)品所需的成本敏感性。

    Altera許多的成功歸結(jié)于公司的策略——擁有一個(gè)具有先進(jìn)工藝的鑄造廠合作伙伴。TSMC是全球最大的鑄造廠，是業(yè)界無(wú)可非議的領(lǐng)導(dǎo)者，擁有R&D能力和力量持續(xù)地在最前沿投資和創(chuàng)新，同時(shí)保持先進(jìn)性方面的成功和領(lǐng)導(dǎo)地位。

    雖然Altera的主要競(jìng)爭(zhēng)者努力尋找穩(wěn)定的合作者來(lái)制造他們的90nm產(chǎn)品，但是迄今為止Altera在Stratix II系列上所獲得的成功已經(jīng)預(yù)言了它整個(gè)90nm產(chǎn)品系列按計(jì)劃順利推出。對(duì)TSMC運(yùn)作能力的完全的信心讓Altera關(guān)注于核心競(jìng)爭(zhēng)力——開(kāi)發(fā)下一代可編程邏輯解決方案。

    在Stratix II FPGA背后：為更低功率和更高性能的設(shè)計(jì)

    Altera評(píng)估了一些減小和90nm點(diǎn)相關(guān)的泄漏功率，同時(shí)保持性能、可制造性和裸片面積的技術(shù)。工藝定制，包括不使用triple-oxide技術(shù)，因?yàn)檫^(guò)高的成本和制造問(wèn)題。相反，Altera優(yōu)化了電壓域值，調(diào)整了三極管長(zhǎng)度，最大化關(guān)鍵電路的性能和最新化非性能電路的泄漏。另外，Altera專為大容量Stratix II系列開(kāi)發(fā)了一種新的和更有效的邏輯結(jié)構(gòu)，叫做自適應(yīng)邏輯模塊（ALM），不消耗不必要功率情況下增加了性能。

     Stratix II器件上業(yè)內(nèi)唯一90nm，low-k FPGA?？梢詮娜蚍咒N商處獲得Stratix II FPGA，和最接近的相競(jìng)爭(zhēng)的大容量FPGA相比，更快50%，容量更大，存儲(chǔ)帶寬更大。根據(jù)最近的客戶需求，系列為EP2S90和EP2S130器中增加了新款780管腳BGA封裝。

    作者簡(jiǎn)介

    Erik Cleage是Altera的市場(chǎng)高級(jí)副總裁。他是公司首席產(chǎn)品策劃師，領(lǐng)導(dǎo)著全球產(chǎn)品市場(chǎng)和產(chǎn)品規(guī)劃部。他為公司服務(wù)了18年多，擁有斯坦福大學(xué)的電子工程學(xué)位