AMD慶祝Xilinx成立40周年

40 年前，Xilinx推出了一種革命性的設備，可以在工程師的辦公桌上使用邏輯進行編程。

Xilinx 開發(fā)的現場可編程門陣列 （FPGA） 使工程師能夠將帶有自定義邏輯的比特流下載到桌面編程器，以便立即運行，而無需等待數周才能從晶圓廠返回芯片。如果出現錯誤或問題，可以當場重新編程設備。

“我從事 FPGA 領域已有 27 年，從 1999 年開始對 FPGA 進行編程，”AMD 產品、軟件和解決方案公司副總裁 Kirk Saban 告訴EEPW，該公司于 2022 年收購了賽靈思。“它可能是最不為人知的半導體類型之一，人們知道 CPU 是什么，有了 AI，現在知道 GPU 是什么，但對 FPGA 的了解卻很少。”

第一款芯片 XC2064 于 1985 年 6 月問世，當然，經過多年的研發(fā)以及今年早些時候的設計和流片。它有 600 個門和 64 個可配置邏輯塊，運行頻率為 70MHz。但這是一個巨大的變化，使芯片進入了半導體名人堂。

“當他們剛開始時，它是關于吸收電路板上的邏輯并提供可編程的 I/O，”Saban 說。“我們已經發(fā)展了很長一段路，如今擁有高速 SERDES、硬化 IP、內存控制器、以太網、AI 處理器以及 ARM 嵌入式計算。”

該公司由 Ross Freeman、Bernard Vonderschmitt 和 James Barnett 于 1984 年共同創(chuàng)立，他們曾在 Zilog 共事。其目的是使用具有可編程陣列的晶體管，而不是 LSI Logic 和 VLSI Technology 等公司開發(fā)的門陣列，其中晶體管陣列是在制造工藝中用金屬層“編程”的。Xilinx 還開創(chuàng)了無晶圓廠工藝，使用 Seiko Epson 在 2.5 微米 CMOS 工藝上制造芯片，而不是建立自己的晶圓廠。該公司后來與 UMC 以及 IBM 密切合作，在將其晶圓廠出售給 AMD 之前。

Vonderschmitt 從一開始就擔任首席執(zhí)行官，1996 年從 HP 升任的 Wim （Willem） Roelandts 接替了他。Roelandts 于 2008 年由 Moshe Gavrielov 接任，他從 Cadence Design Systems 加入 Cadence Design Systems，現在是該公司的董事會成員。

“我很榮幸能有機會在過去十年中領導賽靈思，”Gavrielov 在 2018 年 1 月卸任公司第三任首席執(zhí)行官時表示，彭偉達于 2018 年 1 月接任，彭偉達曾在 AMD 工作，四年后負責監(jiān)督此次收購。

“Xilinx 于 1985 年發(fā)明了世界上最成功的可編程邏輯類別，此后一直保持領先地位。在過去幾年中，Xilinx 擴大了其市場份額，由于我們員工具有非凡的才能，因此在實力、機會和勢頭方面取得了前所未有的地位，“Gavrielov 表示。

2022 年 2 月的收購使 Xilinx 成為 AMD 的自適應和嵌入式計算事業(yè)群，增加了嵌入式 x86 處理器系列。

“有些事情發(fā)生了變化，但很多事情保持不變，”薩班說。“我們自己做出制造投資決策，我們的業(yè)務部門還負責嵌入式CPU、Ryzen和Epyc以及一個定制的ASIC團隊，所以我們已經從純粹的FPGA發(fā)展到嵌入式x86和定制，我們正在利用AMD的所有研發(fā)。”

FPGA 的一個潛在優(yōu)勢是即使在運行期間也能改變設備的功能。這種部分重配置允許更改器件的模塊以替換多個組件，但過程很復雜。這也使得意大利 Mipsology 等公司開發(fā)的工具（后來被 Xilinx 收購）實現了超過 100% 的邏輯陣列利用率。

然而，早在最近的 AI 繁榮之前，AI 的興起就已經為業(yè)務帶來了福音。

“我們的業(yè)務部門通常更多地在邊緣而不是云中發(fā)揮作用，”Saban 說，“我們確實看到了邊緣推理的巨大變化，我們的 CPU 和 FPGA 技術非常適合在邊緣進行實時處理。它很好地說明了當事情變化如此之快時，可編程性所帶來的歷史優(yōu)勢。

銀行和金融機構在 2000 年代通過 Alveo 加速卡成為該技術的主要采用者。

“Fintech 是一個早期采用者市場，其工程技術可以利用實時功能，”Saban 說。“他們沒有使用我們的 AI 工具，而是真正使用機器學習編譯器，他們在非常低的級別編寫代碼，因此這更像是一種硅架構游戲，而不是邊緣 AI 的廣泛市場采用，這需要現代編譯器和易用性。”

同時，這些設備引起了汽車開發(fā)人員的興趣，用于娛樂系統(tǒng)和早期傳感器系統(tǒng)。

“汽車在嵌入式 AI、ADAS、圖像檢測、低延遲實時決策方面處于領先地位，汽車領域正在進行大量創(chuàng)新，”他說。“汽車的制造方式正在發(fā)生變化，它正在成為車輪上的 iPhone。我們從 IVI 開始，但已經發(fā)展到 ADAS 和自動駕駛，并一直延續(xù)到航空航天領域。

“人們對自主系統(tǒng)、機器人、無人機、汽車等所有那些對功率有限的本地化計算有巨大需求的東西都非常感興趣，這些東西非常適合我們擁有的產品。人形機器人現在在許多市場也受到廣泛關注，無論是在危險環(huán)境中還是在生產線中。上市時間、現場可編程性、無線更新等基本原則仍然非常重要，我認為隨著我們的發(fā)展，這種情況不會改變。

工藝技術

FPGA 是證明新工藝技術的絕佳設備，因為它具有大量晶體管陣列和冗余方案，因此低良率不會影響設備的運輸。這有助于鑄造廠改進其流程。

然而，近年來，GPU 一直是工藝驗證設備，而 Xilinx n 尤其一直在推動小芯片技術將 FPGA 陣列、高速收發(fā)器和現在的 AI 加速器相結合。

“這已經成為一個成本問題，”Saban 說。“我們已經回到了一個檔次，但我們仍在研究 6nm 非常先進的工藝，我們正在研究更先進的節(jié)點，我們有 2nm 的工作。我們可以利用 AMD 在 GPU 上所做的所有工作，但 FPGA 市場中能夠負擔得起的只是相對較小的子集。

“自 2011 年以來，我們一直在使用各種形式的小芯片，”他說。“我們與臺積電合作開發(fā)了帶有 Virtex-7 的 CoWoS。FPGA 已經發(fā)展到多模式策略，16nm FinFET 處于低端，而 Versal 則優(yōu)先于 6nm 并轉向更先進的技術。多年來，這種情況已經發(fā)生了變化。過去，當您遷移到新節(jié)點時，您會將所有產品都移動到該節(jié)點。

這也對設備的長期支持有影響。雖然 40 年后沒有，但該公司估計，在那段時間出貨的 30 億臺設備中，有多達三分之二的設備今天仍在運行。

“我們的 20nm 零件將生產到 2040 年，我們的 16nm 和 6 和 7nm 零件將生產到 2045 年，并且位于一些受歡迎的節(jié)點上使我們能夠做到這一點，”我們的 Saban 指出。“例如，對于我們仍在生產中最古老的部件 Spartan 6，我們仍然在 40nm 以及所有 28nm 器件、Virtex4 和 5 之后的 15 到 20 年內發(fā)貨。”