探秘Altera 2012變革所在

近年來(lái)，半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展迅速，依照摩爾定律每18個(gè)月就會(huì)出現(xiàn)新工藝節(jié)點(diǎn)，其晶體管密度更高，速率更快，而功耗更低。當(dāng)前，在28 nm，芯片容量足以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)，節(jié)省了功率元件和商用存儲(chǔ)器。但是，工藝工程師、電路設(shè)計(jì)人員、芯片設(shè)計(jì)人員和規(guī)劃人員必須一起協(xié)同工作，才能在越來(lái)越困難的技術(shù)環(huán)境中進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能和能效。

這種變化對(duì)整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，推高了工程成本，增加了風(fēng)險(xiǎn)，大部分系統(tǒng)開發(fā)人員很難使用專用芯片系統(tǒng)(SoC)。這同時(shí)也改變了FPGA企業(yè)的本質(zhì)及其與用戶的關(guān)系。

在新的制程中，F(xiàn)PGA通常是最先被采用， 驗(yàn)證和優(yōu)化該工藝的器件之一。例如，Altera于2011年初在其定制28nm FPGA系列中開始發(fā)售功能強(qiáng)大、復(fù)雜的器件，采用了TSMC的高性能28nm工藝。這需要在前十代產(chǎn)品節(jié)點(diǎn)與代工線共同工作所累積的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步展開密切合作。雙方在工藝工程、晶體管設(shè)計(jì)和電路設(shè)計(jì)方面進(jìn)行協(xié)作，才能夠交付FPGA產(chǎn)品，盡快發(fā)揮新工藝節(jié)點(diǎn)在整個(gè)工藝周期中的固有優(yōu)勢(shì)。

但是，對(duì)新技術(shù)節(jié)點(diǎn)的需求已經(jīng)超出了電路設(shè)計(jì)能力，在芯片級(jí)甚至是系統(tǒng)級(jí)影響設(shè)計(jì)選擇。例如，考慮高速串行接口。Altera現(xiàn)在通過工藝、器件和電路創(chuàng)新，發(fā)售了Stratix V FPGA，它具有可高度靈活配置的28 Gbps收發(fā)器。但是，在當(dāng)今以系統(tǒng)為導(dǎo)向的環(huán)境下，只有業(yè)界最快的集成收發(fā)器還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。串行鏈路需要速度足夠快的控制器才能夠跟上收發(fā)器?？刂破餍枰俣群芸斓钠瑑?nèi)總線、容量足夠大速度足夠快的緩沖以支持它們。所有這些模塊必須滿足能耗要求，具體取決于系統(tǒng)，其應(yīng)用以及使用模式。

Altera公司總裁兼CEO John Daane

相應(yīng)的，Altera收發(fā)器技術(shù)必須提供多種選擇。一些選擇是在電路級(jí)——設(shè)計(jì)了不同版本的收發(fā)器工作在不同速率上，提供不同等級(jí)的能耗。從定制28-nm系列中選擇芯片，系統(tǒng)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在收發(fā)器速率和能耗上滿足了自己的系統(tǒng)要求。

其他決定是在模塊級(jí)。PCI Express Gen3或者DDR3等對(duì)性能要求很高、對(duì)功耗要求很嚴(yán)的控制器必須在可編程單元中實(shí)現(xiàn)，還是在固定硬件中實(shí)現(xiàn)?這類模塊應(yīng)該連接至可編程架構(gòu)，還是硬線連接的系統(tǒng)總線，還是都需要連接?答案取決于具體應(yīng)用。

高速串行鏈路并不是唯一的實(shí)例。當(dāng)今的很多系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括FPGA以及一個(gè)甚至多個(gè)32位嵌入式處理器。規(guī)劃人員應(yīng)該購(gòu)買CPU作為專用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品IC或者高級(jí)控制器，還是在FPGA中實(shí)現(xiàn)CPU?如果是后者，他們應(yīng)該使用可編程架構(gòu)中的軟內(nèi)核，還是選擇Altera SoC FPGA等支持硬核ARM處理器的FPGA?那么，規(guī)劃人員應(yīng)該怎樣劃分設(shè)計(jì)才能實(shí)現(xiàn)帶寬最大的數(shù)據(jù)流，例如，在高速緩存、DRAM控制器以及加速器之間，而不用跨過芯片邊界?這些答案還是取決于具體應(yīng)用。不論對(duì)于FPGA供應(yīng)商有多么方便，都沒有適用于所有用戶的一個(gè)統(tǒng)一解決方案。

Altera不可能通過采用一種工藝幾種不同容量和引腳輸出的一個(gè)芯片設(shè)計(jì)來(lái)服務(wù)于用戶。為能夠滿足不同應(yīng)用的需求，F(xiàn)PGA系列必須提供收發(fā)器設(shè)計(jì)選擇;實(shí)現(xiàn)接口控制器;內(nèi)部存儲(chǔ)器模塊容量、速度和功耗;內(nèi)部總線結(jié)構(gòu);實(shí)現(xiàn)CPU;以及很多其他因素。

而大部分系統(tǒng)設(shè)計(jì)無(wú)法承受ASIC的成本：一個(gè)芯片設(shè)計(jì)仍然需要服務(wù)于很多用戶。解決這一難題的唯一方法是Altera深入了解用戶的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，找到最能滿足應(yīng)用需求以及市場(chǎng)規(guī)模的共性領(lǐng)域。這是一個(gè)細(xì)致而又需要大量知識(shí)的過程，使我們能夠進(jìn)一步貼近用戶的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)。

多年以來(lái)我們與Altera關(guān)鍵用戶密切合作——具有很深的專業(yè)應(yīng)用知識(shí)并且非常熟悉FPGA的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)。而今天在我們與用戶之間打開了另一空間：專用解決方案領(lǐng)域。2012年，很多非常具有競(jìng)爭(zhēng)力的系統(tǒng)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)將會(huì)高度專業(yè)化。他們?cè)诮a(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)上非常專業(yè)，但是依靠硅片供應(yīng)商來(lái)提供他們使用的系統(tǒng)平臺(tái)。這類設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)還需要全套的專用知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)內(nèi)核以及自動(dòng)IP裝配工具，例如Altera的Qsys等?；蛘?，他們還需要完整的參考設(shè)計(jì)。隨著設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的日益專業(yè)化，逐步由他們的硅片合作伙伴來(lái)承擔(dān)大部分系統(tǒng)設(shè)計(jì)職責(zé)。

那么，這就是Altera在2012年的變革所在。我們繼續(xù)在28 nm以及后續(xù)節(jié)點(diǎn)與代工線伙伴合作，不斷在工藝、器件和電路上實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，保持我們?cè)诠杵碗娐飞系募夹g(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，我們與用戶密切合作，確保交付非常符合他們的功耗、性能和成本特殊需求的產(chǎn)品。我們繼續(xù)深入理解各種專業(yè)應(yīng)用，從而能夠交付有助于用戶加速其設(shè)計(jì)規(guī)劃實(shí)施的IP和參考設(shè)計(jì)。如果 Altera的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)意味著用戶的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，那么所有這一切都是必要的。