首款應(yīng)用Intel 22nm技術(shù)FPGA誕生 功耗成本均減半

FPGA設(shè)計(jì)方面最大的難題與挑戰(zhàn)是什么？許多客戶回答都是功耗的控制。隨著FPGA密度和性能的提升，不可避免地帶來了功耗的倍增。FPGA領(lǐng)域的發(fā)展著重圍繞三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：低功耗、低成本與高性能。日前，來自美國(guó)加州圣克拉拉的Achronix半導(dǎo)體公司宣布其 Speedster22i HD和HP產(chǎn)品系列將采用英特爾22nm技術(shù)工藝制造的首批現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）的產(chǎn)品細(xì)節(jié)，“Achronix的新產(chǎn)品滿足這三點(diǎn)要求。”其總裁兼首席執(zhí)行官Robert Blake介紹。

作為英特爾22nm技術(shù)工藝的首家合作伙伴，Achronix帶來了怎么樣的驚喜？Robert 為電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)記者詳細(xì)介紹了其產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)。

功耗與成本均為28nm高端的FPGA一半

Speedster22i FPGA產(chǎn)品是業(yè)內(nèi)唯一針對(duì)應(yīng)用的高端FPGA，而且僅消耗28nm高端的FPGA一半的功率，成本也僅為它的一半。

Speedster22i FPGA產(chǎn)品

Speedster22i器件是首批包括內(nèi)置端到端、硬核IP接口協(xié)議功能的FPGA，主要面向通信和測(cè)試應(yīng)用。Speedster22i的硬核IP包括完整的I/O協(xié)議棧，可用于 10/40/100G、Interlaken、PCI Express gen1/2/3和用于2.133Gbps DDR3的內(nèi)存控制器。在其他的FPGA中，這些功能都由可編程陣列來實(shí)現(xiàn)，使時(shí)序收斂具有挑戰(zhàn)性并要求占用可編程陣列中高達(dá)50萬個(gè)的等效查找表（LUT）。這給傳統(tǒng)的FPGA設(shè)計(jì)增加了大量的成本和功耗，而在Speedster FPGA產(chǎn)品中它們都是基本的連接。此外，嵌入式硬核IP消除了采購、集成和測(cè)試這些功能相應(yīng)的軟核IP成本。

Robert Blake說：“這種將英特爾22nm工藝的領(lǐng)先性，與我們?cè)趦?nèi)核結(jié)構(gòu)及面向目標(biāo)應(yīng)用的嵌入式硬IP這兩個(gè)方面的創(chuàng)新相結(jié)合，意味著我們的客戶將擁有一種高端的FPGA解決方案，其功耗和成本都為具有競(jìng)爭(zhēng)性FPGA產(chǎn)品的一半。”

“我們差異化戰(zhàn)略的一部分是集成同類中最佳的、經(jīng)芯片驗(yàn)證過的IP。” Achronix創(chuàng)始人兼董事長(zhǎng)John Lofton Holt表示：“例如，除了英特爾22nm工藝所提供的巨大的功耗和性能優(yōu)勢(shì)之外，我們的Speedster22i器件還充分發(fā)揮了一整套業(yè)界領(lǐng)先的I/O接口技術(shù)、核心技術(shù)的和由英特爾開發(fā)的封裝IP。這幫助我們獲得以前無法達(dá)到的性能和信號(hào)完整性新高度，并同時(shí)減少我們的開發(fā)時(shí)間和開發(fā)成本。”

對(duì)于目標(biāo)應(yīng)用，嵌入式硬核IP消耗的功率比在通用FPGA的可編程結(jié)構(gòu)中執(zhí)行相同功能要少90%。此外，由英特爾的22nm FinFET工藝所提供的創(chuàng)新可少耗達(dá)50%的功率，同時(shí)比構(gòu)建在28nm平面工藝上的晶體管快接近40%。對(duì)于HD系列器件，這些因素結(jié)合在一起帶來了比主流FPGA低出最高可達(dá)50%的總功率消耗。

硬核IP的優(yōu)勢(shì)

針對(duì)不同目標(biāo)應(yīng)用的兩個(gè)產(chǎn)品系列

Speedster22i有兩個(gè)產(chǎn)品系列，即HD和HP這兩個(gè)共享相同I/O功能和硬核IP的產(chǎn)品系列。兩個(gè)系列都充分發(fā)揮了Achronix的CAD Environment （ACE） 開發(fā)平臺(tái)，它為開發(fā)工程師提供了一種方便和熟悉的工具環(huán)境。

HD系列：HD系列FPGA是一系列基于同步的FPGA產(chǎn)品，它們將密度最高的FPGA與最低的功耗結(jié)合在一起。在HD系列中有四個(gè)成員，其中最大的器件擁有170萬個(gè)有效的查找表和144Mb嵌入式RAM。此外，還帶有最多可達(dá)16個(gè)28Gbps的高速收發(fā)器（SerDes）、64個(gè)12.75Gbps的SerDes和960個(gè)通用2.133Gbps的I/O，HD系列提供了業(yè)界最高的I/O帶寬，這是高端交換機(jī)和橋接應(yīng)用的關(guān)鍵。

HP系列：HP系列FPGA產(chǎn)品利用了Achronix擁有專利的picoPIPE ？自定時(shí)鐘體系結(jié)構(gòu)，且可運(yùn)行在高達(dá)1.5 GHz的主頻上，比基于同步的FPGA快3到4倍。Speedster22i HP FPGA產(chǎn)品專為前饋數(shù)據(jù)流和DSP應(yīng)用獲得最大性能而設(shè)計(jì)。HP系列有兩款產(chǎn)品，其中最大的器件擁有25萬個(gè)查找表和64 Mb的嵌入式RAM 。

現(xiàn)已可提供的、強(qiáng)勁的第三代ACE設(shè)計(jì)工具

HD和HP兩個(gè)系列都由Achronix成熟的和易于使用的ACE設(shè)計(jì)軟件4.2版本提供支持，該軟件現(xiàn)已可供貨。ACE是唯一構(gòu)建在業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的Eclipse平臺(tái)開源平臺(tái)上的FPGA設(shè)計(jì)工具，使ACE對(duì)曾經(jīng)使用過構(gòu)建于Eclipse平臺(tái)的其他任何設(shè)計(jì)工具的工程師都簡(jiǎn)單易學(xué)。

Achronix的 ACE設(shè)計(jì)工具現(xiàn)已進(jìn)入第四代，使時(shí)序收斂更加輕松。強(qiáng)大的設(shè)計(jì)工具、內(nèi)核性能優(yōu)勢(shì)和嵌入式硬核IP組合在一起，在絕大多數(shù)情況下使時(shí)序收斂猶如按下按鈕般容易。”

為確保Speedster22i順利達(dá)產(chǎn)并確保對(duì)其早期客戶的全面支持，Achronix推出了一個(gè)早期合作者計(jì)劃，以幫助客戶很容易地從傳統(tǒng)的FPGA轉(zhuǎn)移到Speedster 22i。早期合作者計(jì)劃包括評(píng)估板、 現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)和技術(shù)支持?，F(xiàn)在Achronix在中國(guó)設(shè)立了辦事處，在中國(guó)方面會(huì)有專門的FAE支持。

市場(chǎng)巨大，競(jìng)爭(zhēng)激烈，Achronix公司如何體現(xiàn)優(yōu)勢(shì)？

Robert表示認(rèn)為中國(guó)的通信網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)巨大， FPGA市場(chǎng)潛力無限，他們有信心進(jìn)入這個(gè)高端市場(chǎng)。

2014年FPGA的市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)

Achronix公司在面對(duì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈的情況下，有著怎樣的策略來使其產(chǎn)品保持優(yōu)勢(shì)？Robert著重講述了三點(diǎn)：

1、 與英特爾緊密合作，采用其最先進(jìn)、最快的工藝來做最好的產(chǎn)品。

2、 FPGA具有高針對(duì)性，尤其是在通信方面。

3、 用業(yè)界最好的IP與成熟的軟件。IP、封裝等都由英特爾直接提供。

開發(fā)工程師在設(shè)計(jì)時(shí)花最多的時(shí)間在Time Closure，選擇Achronix可以以最快的速度進(jìn)行開發(fā)。

器件的提供

HD1000 的工程樣片將在2012年第三季度開始發(fā)貨。HD1000是業(yè)內(nèi)最大的FPGA，帶有超過100萬個(gè)有效LUT和84Mb的嵌入式RAM。其余的HD和HP器件將在未來12個(gè)月內(nèi)推出。