當珠比櫝便宜--解讀Xilinx的7系列28nm

 　　買櫝還珠的故事，大家一定不陌生。 如果把芯片內部最值錢和最有技術含量的那個硅片比喻為珍珠的話， 芯片外面的封裝，包括管腳， 就可以比喻為櫝了。

　　搞芯片的，無不以能設計出皇冠上的那顆明珠而自豪， 如果有人說自己是搞封裝的，多半會被人覺得是芯片行業(yè)的非主流。

　　然而，有個叫戈登摩爾的人，搞出來一個摩爾定律，明確提出，同樣的珍珠，價格， 每隔18個月減半。芯片的來源，歸根到底，是取之不竭的沙子， 而封裝，管腳這些東西，可是要實實在在地消耗銅，金，稀有金屬等資源。 因此， 封裝的成本降低的速度，遠遠小于摩爾定律的速度。 這樣，如果櫝的價格不變的話， 珍珠的價格總有一天會比櫝還便宜，沒辦法，再貴的價格，被2除了n次， 都會很便宜。

　　封裝也有貴的和便宜的之分。 管腳越多越貴，對散熱要求越高越貴。 因此，想要做到封裝也便宜，功耗小是基本要求。

　　1998年XILINX開始開發(fā)低價格系列芯片Spartan的時候，就是多管齊下降低成本，以Virtex系列芯片為藍本， 通過降低硅片的復雜性，控制容量，管腳的數(shù)量，功耗，封裝形式等，獲得低成本。 在1998年， 硅片的成本在整個芯片的成本中站主導份額，因此，XILINX花大力氣設計新的簡化的硅片內部結構，降低硅片的復雜性，縮小裸片(Die)的尺寸， 可以大大降低整個芯片的成本，成就了后面10多年低成本FPGA系列Spartan的一段傳奇。

　　到了2010年， XILINX 7系列發(fā)布的時候，工藝節(jié)點已經走到了28nm, 這時, 對一個較小小容量的FPGA來說, 裸片(Die)的成本， 已經與封裝的成本相當甚至更低。 這時，花掉那么多精力，專門為降低成本而在芯片設計上下功夫，最后die上的成本省下來幾個美分，顯然是不合算的， 還不如用同樣的結構， 下功夫降低功耗，然后用更低成本的封裝，獲得芯片總體的低成本。

　　在這個思路下， XILINX的7系列，統(tǒng)一構架FPGA就橫空出世了。 雖然名字變成了三個， Artix-7，Kintex-7 ， Virtex-7， 但內部的結構，時鐘，速度，等等統(tǒng)統(tǒng)基于一個構架，也就是基于Virtex系列的ASMBL技術構架。 不同的僅僅是內部功能組合，從而服務不同市場。

　　由于HKMG工藝的應用，使得功耗大大降低，這樣，作為7系列中最便宜的器件， Artix-7 系列，利用低功耗的優(yōu)勢，就可以大膽地采用更低成本的小型封裝，這樣，使得櫝和珠都便宜很多，從而達到超低價格，沖擊更廣大的ASIC和ASIP市場。

　　而Kintex-7，由于不含有最昂貴的收發(fā)器，在目前主流的10G串行收發(fā)器上的應用，做到了高性能，低價格。

　　當然，Virtex-7延續(xù)了傳統(tǒng)的Virtex 系列的高貴血統(tǒng)，以業(yè)界最高速度，最高密度，繼續(xù)稱霸高端市場。

　　雖然摩爾定律仍象往常一樣在繼續(xù)，但量變引起質變， 業(yè)界的許多思維模式都需要改變。 當摩爾定律最終終結的時候，可能業(yè)界最活躍的領域是封裝業(yè)。 其實，目前在手機中，大量采用了各種堆疊封裝技術，就是這個趨勢的征兆之一。

　　就像當年XILINX發(fā)明了FPGA，發(fā)明了Fabless商業(yè)模式一樣， XILINX的統(tǒng)一構架，再一次在恰當?shù)臍v史轉折點，做了正確的事。