FPGA多樣化平臺延伸應用空間
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65nm工藝提升FPGA競爭力
在當今的FPGA領域里,Altera和Xilinx(賽靈思)是當之無愧的雙雄,他們不斷推出各種創新性的解決方案,充分發揮FPGA靈活性的特點,開拓傳統ASIC市場。并且他們兩家的技術一定程度上引領了FPGA業發展潮流。而其他幾個規模較小的FPGA廠商則在差異化產品方面找到立足之地。從目前的局勢來看,兩極分化的趨勢明顯。
而FPGA產業每次重大飛躍都離不開生產工藝的更新。FPGA也是半導體業采用最前沿生產工藝、更新速度最快的一個行業。從130nm到90
nm再到65nm,生產工藝的不斷升級帶給FPGA更高的密度、更快的速度、更低的成本,FPGA廠商亦競相追逐,一方面來幫助客戶進一步縮小產品尺寸、降低成本與功耗,另一方面提升FPGA競爭力,拓寬其市場增值空間。
FPGA業界雙雄去年爭先恐后發布基于65nm的產品系列,Altera發布了Stratix III系列,Xilinx宣布推出第二個系列的VIRTEX-5 LXT就是一個明證。但生產工藝更新帶來的挑戰亦顯而易見。在65nm這一節點,功耗成為關鍵因素。比如與130nm相比,90nmFPGA密度翻倍,邏輯門氧化層變得更薄,在65nm節點,功耗問題要比90nm更關鍵,如何從根本上節省功耗,同時保持新節點的密度和性能優勢成為關鍵。而應對功耗難題,他們都使出自己的“獨門利器”。
Altera通過四種途徑,即芯片工藝優化、可編程功耗技術、可選內核電壓和Quartus II 6.1軟件PowerPlay優化,可大大降低功耗,同時達到高性能要求。因而在性能提升方面,Stratix III比前一代器件快25%,密度是前一代FPGA的兩倍,功耗降低了50%,支持40多個I/O接口標準,具有業界一流的性能、靈活性和信號完整性。
Xilinx的65nm Virtex-5系列基于領先的ExpressFabric新技術、成熟的ASMBL架構以及低功耗三柵極氧化層技術,與前一代90nm FPGA相比,Virtex-5 LXT平臺的整體性能平均提高30%,容量提高65%,動態功耗降低35%。
兩大FPGA巨頭在65nm技術均意圖先聲奪人,從而向業界傳遞一種姿態,即在FPGA技術前端領域保持前瞻性。有業內人士指出,目前90nmFPGA產品已能基本滿足客戶需求,而65nm FPGA產品在設計初期,在成本及配套開發工具方面還不具成熟推廣條件,預計明年才會大規模量產,但可想象的是,未來幾年應是65nm FPGA的天下,未雨綢繆總是勝算在握。
目前我們看到的是他們在65nm的角逐,而45nm工藝的研發工作已在暗中展開,FPGA業將掀開新的一頁。
不同平臺滿足多樣化需求
除在傳統的應用領域如通信、存儲和服務器等繼續攻城拔寨外,消費電子、汽車電子等新興且增勢強勁的市場成為FPGA業新的“助推器”,已成就另一廣闊的應用天地。
Dataquest預測,2007年通訊市場占FPGA銷售收入的比例將由2002年的57.4%降至48.8%。同時,低成本FPGA的主要目標市場是消費應用,占總體市場的比例將由2002年的6.3%升至2007年的18%,雖然離主宰市場的水平相距甚遠,但不容忽視。汽車與工業市場也顯現出類似的增長態勢,盡管規模較小。FPGA也主要向兩個方向發展以更好地滿足系統要求:高密度/高性能應用和中等密度/成本的敏感型應用。
Altera表示,低成本和高性能這兩類產品在架構和成本結構上都有獨特的要求,低成本產品將挑戰目前許多中低密度ASIC應用,而高性能產品將被做得越來越大,超過200萬ASIC門,主頻速度高于300 MHz。它將挑戰高端ASIC和其他系統元器件市場,例如網絡處理器及高端DSP處理器。未來Altera將繼續開發兩種類型的產品,加快向應用市場滲透。
“隨著系統復雜度提升與上市時間加快,高性能FPGA的發展趨勢是將成為系統核心芯片,系統廠商對FPGA的要求也越來越嚴格,體現在功耗、性能、易用性和成本等四大方面。”Altera產品和企業市場副總裁Danny Biran表示。他舉例道,在基站體系中,諸如基帶處理、控制邏輯等均可以應用FPGA,其應用比從前擴大了兩至三倍。在高性能應用領域,Altera提供三種新的Stratix III系列:第一種在邏輯、存儲器和DSP資源上達到均衡,適合一般應用;第二種增強了存儲器和DSP資源,適合存儲器和DSP比較密集的應用;第三種集成了收發器,適合寬帶接口應用。而Xilinx的65nm Virtex-5系列包括面向高速邏輯、串行連接性、數字信號處理(DSP)和嵌入式處理應用四種領域優化的平臺,分別是Virtex-5 LX、Virtex-5 LXT、Virtex-5 SXT和Virtex-5 FXT。
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