28-nm Stratix V FPGA突破帶寬瓶頸，同時降低了系統(tǒng)功耗和成本（Altera）
自從1985年首款FPGA器件誕生以來，F(xiàn)PGA做為可編程邏輯器件(PLD)的主要產(chǎn)品，應用領域從最初的通信業(yè)不斷向消費電子、汽車、工業(yè)控制等滲透，客戶的認知程度越來越高。同時，F(xiàn)PGA不斷向ASIC、ASSP、DSP和嵌入式產(chǎn)品的傳統(tǒng)領域滲透，F(xiàn)PGA開發(fā)工具及測試廠商實力日益增強，加之全球領先的代工廠臺積電、臺聯(lián)電等的鼎力支持，F(xiàn)PGA產(chǎn)業(yè)環(huán)境漸成。
一方面，通信業(yè)一直是FPGA產(chǎn)業(yè)最重要的應用領域。移動互聯(lián)網(wǎng)對帶寬的需求，每年增長是50%以上。從設備的演進來看，在骨干網(wǎng)上40G、100G 系統(tǒng)應用越來越多，而且很快就會演進到400G 的系統(tǒng)。另一方面，消費電子等新興產(chǎn)業(yè)對產(chǎn)品及時上市、降低生產(chǎn)成本、更高的性能與更多的功能，在所在市場保持合理的功耗等要求恰恰是FPGA產(chǎn)品的強項。另外，由于在性能和靈活性方面的完美組合，F(xiàn)PGA在DSP領域的應用越來越普遍，諸如通信、多媒體和國防行業(yè)等高增長的市場都非常需要高性能的DSP技術。這些市場的特點在于始終處于連續(xù)的變化之中，不斷變化的標準、市場需求、客戶需求以及競爭態(tài)勢。要跟上市場變化，企業(yè)就需要一種強大且靈活的處理器——FPGA就是這種特別適合的技術。
正是基于FPGA的廣泛應用，Altera公司最新發(fā)布高帶寬FPGA——下一代28-nm Stratix® V FPGA。該系列包括四種型號產(chǎn)品：Stratix V GT FPGA，Stratix V GX FPGA，Stratix V GS FPGA和Stratix V E FPGA，滿足了無線/固網(wǎng)通信、軍事、廣播、計算機和存儲、測試和醫(yī)療市場的多種應用需求。
Stratix V FPGA
據(jù)Altera公司產(chǎn)品和企業(yè)市場副總裁Vince Hu 介紹，關于器件性能的提升主要體現(xiàn)在三個方面，第一個是I/O 上，第二是內核，第三在功耗和成本上。
Altera公司產(chǎn)品和企業(yè)市場副總裁Vince Hu
從I/O 來看，Stratix® V FPGA提供66 個高速收發(fā)器，支持數(shù)據(jù)速率達到12.5Gbps，可以直接推動背板和光模塊。還提供28-Gbps 的收發(fā)器。在Memory 接口方面提高了Memory 接口的性能和數(shù)量，性能而言可以支持單個DQ 線達到1.6 Gbps，高達7 組72 位800MHz DDR3 接口。從內核來看，增加了器件的密度，最大器件最多有1.1M邏輯單元，片上存儲器達到53M 比特，是上一代器件的2 倍。提供了高性能、精度可變的DSP，最多可以提供3680 個18×18 乘法器。另外集成了很多硬核的IP。從功耗和成本來看，Stratix® V FPGA采用第三代可編程功耗技術，可以極大的降低功耗。采用28-nm 更低的內核電壓以及定制最底層定制的三極管，通過這三個因素使功耗降低30%。28G 收發(fā)器，單個通道功耗低達200mW。除此之外，HardCopy V ASIC 可以提供更高的功耗消減，可以達到50%。
Vince Hu 先生重點講解了在內核方面的改進，例如新的ALM 的架構，它增加了2 個 寄存器，這樣可以提升邏輯效率和邏輯性能，同時對于Stratix V 最大密度的FPGA，這將提供多達 800K 額外的寄存器，它很適合需要大量流水和豐富寄存器的設計。對片上的Memory 做了重組，在Stratix V FPGA 里，采用M20K，單塊容量是20K Bit。因此，Stratix V 可以提供高達53M Bit 的片上RAM。
新的ALM 的架構
Vince Hu 先生隨后展示了28-Gbps 收發(fā)器。它采用10 個10.3G 的數(shù)據(jù)通路，構成整個100G 接口。對于Stratix V FPGA 只需要用4 個28-Gbps 收發(fā)器，成和體積上可以達到30%的消減，收發(fā)器功耗可以降低50%。
最后，Vince Hu 先生介紹了幾個典型的Stratix V FPGA 應用場景來作為總結，包括多個100G 以太網(wǎng)線卡應用，多片OTN Muxponder的實現(xiàn)等。
Altera預計于2011年第一季度開始發(fā)售Stratix V FPGA樣片。2010年第二季度推出的Quartus® II 10.0軟件將為Stratix V FPGA提供支持。
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