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FPGA:融合迈入新阶段

红枫K网  2020-06-18 20:04:06

  本文主要为大家阐述FPGA如何在半导体行业大放异彩,在新的阶段,对FPGA而言,融合将是一种必然趋势!

  如果说哪一类产品的成长率超过半导体行业平均增长率,那FPGA(现场可编程门阵列)算是其中翘楚。无止境的带宽需求、无处不在的互联计算、不断拓宽的市场、势在必行的可编程技术都使得高度灵活的FPGA大放光彩。

  向新融合时代进发

  虽然FPGA现在只有几个资深玩家,但仍然可用“异彩纷呈”描述它的创新轨迹,而融合则是其“精髓”。一方面,它的融合不只是“跨界”,通过集成ARM处理器等进入嵌入式市场。正如维特根斯坦所言,各种哲学流派存在家族相似性,FPGA的融合也相似。如赛灵思(Xilinx)的Zynq-7000系列、Altera的28nm Cyclone V和Arria V产品、Microsemi半导体公司的SmartFusion器件等。Altera资深副总裁、首席技术官Misha Burich表示,未来10年是FPGA融合的时代,在FPGA中会集成硬核处理器、大容量逻辑单元、精度可调DSP等,利用这种兼顾的架构可不断拓展应用领域,覆盖高性能计算、高性能存储、汽车马达控制等。

  另一方面,FPGA厂商突破摩尔定律的3D异构IC,将不同工艺的模拟和数字IC实现单芯片集成,为FPGA开辟了更广阔的未来。京微雅格(北京)科技有限公司市场总监窦祥峰就提到,FPGA未来融合的方向和创新点应该是在封装上,现在封装和制程节点同样重要,封装技术对系统集成有很大的帮助,如TSV硅穿孔、2.5D封装/3D封装等新型封装技术。

  赛灵思公司全球高级副总裁、亚太区执行总裁汤立人也对《中国电子报》记者表示,3D IC可将混合信号、存储器和高密度逻辑等不同工艺的裸片集成,逻辑使用20nm/22nm工艺,而混合信号和存储器则使用更成熟、更合适的工艺节点。3D IC技术可降低企业一下子把所有设计都移植到最尖端工艺的压力和风险,从而有助于整个行业向20nm工艺过渡。“不过,系统级单芯片器件的设计和集成比以往需要更多专业技术和投资,3D IC的开发和测试也需要多年专业经验。”汤立人进一步指出。

  最近一年间赛灵思已交付了全球首批单芯片异构3D IC,其中包括高密度的Virtex-7 2000T,提供68亿个晶体管和2000万个ASIC等效门;高带宽的Virtex-7 H580T,提供多达16个28Gbps收发器和72个13.1Gbps收发器以及可满足关键Nx100G和400G线路卡应用功能要求的单芯片解决方案。

  当然,一切创新都要以应用为导向。Altera公司总裁兼CEO John Daane表示,FPGA对新技术节点的需求已经超出了电路设计能力,在芯片级甚至是系统级影响设计选择。他举例道,在当今以系统为导向的环境下,只有业界最快的收发器还远远不够。串行链路需要速度足够快的控制器才能够跟上收发器,控制器需要速度很快的片内总线、容量足够大和速度足够快的缓冲以支持它们,而且所有这些模块必须满足能耗要求。

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