FPGA 65nm技術競賽開鑼

     
　 
隨著半導體工藝由130nm向90nm及65nm不斷升級，帶給FPGA(現場可編程邏輯器件)更高的密度、更快的速度、更低的成本，引得FPGA廠商不斷追逐。但同時也帶來了功耗提高等諸多挑戰。繼賽靈思公司5月份發布全球首款基于65nm工藝的FPGA產品Virtex-5系列平臺后，近日Altera也宣布將推出基于65nm工藝的FPGAStratixⅢ。兩大FPGA巨頭爭先恐后發布了65nm工藝的FPGA，表明FPGA65nm競賽已經起跑。

65nm工藝FPGA將加速取代ASIC

據悉，賽靈思Virtex-5系列FPGA基于業界最先進的65nm三極柵氧化層技術、突破性的新型ExpressFabric技術和經過驗證的ASMBL架構。與前一代90nmFPGA相比，速度平均提高30%，容量增加65%，同時動態功耗降低35%，靜態功耗保持相同的低水平，使用面積減小45%。而65nmStratixⅢ與90nmStratixII相比，性能提高20%以上，功耗節省30%到70%。65nmFPGA的應用將涵蓋從互聯網和電信基礎設施到無線基站和多媒體/視頻/音頻等廣泛的領域。

對ASIC廠商而言，65nm工藝帶來的性能提升和成本降低是可以預見的，但在同樣的管芯面積上集成更多的邏輯單元，芯片設計的復雜度大幅提升，這將導致ASIC在設計環節的出錯率提升。而開發ASIC膜板費用居高不下也使得ASIC的應用開始“緊縮”?！半S著工藝不斷提升，FPGA將加快取代傳統的ASIC這一趨勢?！盇ltera亞太區市場總監LouieLeung表示，“雖然ASIC全球營收在上漲，但應用已從幾年前的1萬個下降至最近的兩三千個，應用將集中在電話、DVD等需求量穩定的領域。FPGA的應用量在不斷上升，這也是因為企業認識到適時將產品推向市場非常重要?！?

Virtex-5LX平臺首批器件現在發運，其他各種平臺將在2006年下半年至2007年上半年期間陸續發運。盡管Xilinx已搶先推出了65nmFPGA樣片，但Altera副總裁兼亞太區行政董事李彬表示，Altera將率先實現65nmFPGA的量產。他說，Altera一般都要在成品率提高到90%以上才會向市場宣布，這也是Altera能率先進入量產的秘訣之一。Altera將在不久的未來宣布其65nm產品，而且宣布的內容將涵蓋器件、開發工具、開發板等一系列完整方案，并計劃在2007年達到量產。

創新應對功耗問題

摩爾定律揭示了65nm工藝會進一步提高產品的密度和性能。在這一節點，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。

Altera總裁兼CEOJohnDaane介紹說，Altera采用的技術是根據用戶的設計，開發軟件QuartusⅡ可以自動設定FPGA中每個邏輯單元的運行頻率，一部分進行高速運轉，一部分低速運轉，還有一部分將被關閉，這樣就降低了FPGA整體的功耗。“這一技術是我們效仿CPU所采用的節能技術來做的?！盝ohnDaane說，“根據我們的經驗，在一個擁有幾百萬門的FPGA中，只有約20%的邏輯單元需要高速運轉，因此，我們采用了這樣的技術。”

Altera產品規劃副總裁RobertBlake提到，Altera發現在65nm技術中，如果客戶需要高性能邏輯，功耗則比90nm減少30%，應用中性能邏輯，則減少50%，低性能邏輯則可減少70%。Altera的創新就在于部分FPGA保持高性能運行，而其余部分則低速運行，從而大大降低了功耗。而且，對于不需要的邏輯，可以設置為關斷，進一步降低了功能。

賽靈思采用的技術是65nm三極柵氧化層技術、硬化IP塊降低功耗，通過獨特的三極柵氧化層技術平衡性能與功耗，Virtex-5打破了更小工藝幾何尺寸產生更大泄漏電流的行業發展趨勢，保持了與其上一代90nm工藝同樣低的靜態功耗水平。

FPGA雙雄在下一步競爭中都已全力加速，Altera亞太區市場總監LouieLeung表示，目前，90nm產品基本滿足市場需要，65nm產品將在未來兩三年內成為主流。雖然我們現在看到的是FPGA在65nm技術的角逐，或許45nm的測試已在暗中展開。