借力英特尔22nm 3D工艺,Achronix FPGA瞄准中国高端通信应用

上网时间: 2012年06月07日? 作者:蒋兴强? 我来评论 【字号: ? ?小】

关键字:FPGA? Achronix?

英特尔在4月23日正式发布Ivy Bridge处理器。Ivy Bridge是英特尔首款22nm工艺处理器,采用革命性的三栅极3D晶体管工艺制造。紧随其后,美国FPGA厂商Achronix在次日宣布发布全球首款22nm工艺制造的全新Speedster22i系列FPGA产品。

英特尔从传出要开始最新工艺代工业务以来,业内一直很好奇。悄无声息之间,英特尔的代工业务正在壮大起来。目前已经有至少三家厂商采用其22nm新工艺:FPGA厂商Archronix、Tabula以及流处理器厂商Netronome。此次Archronix发布的最新FPGA产品从晶圆制造、IP、封装、测试都由英特尔包办,让人对二者关系浮想联翩。Archronix公司CEO Robert Blake先生对此疑问的回答是:二者是密切的合作伙伴,不便透露更多细节。

借力英特尔22nm 3D工艺,Achronix FPGA瞄准中国高端通信应用_Archronix公司CEO Robert Blake_1
Archronix公司CEO Robert Blake

此次Archronix发布的Speedster22i包括HD(高容量)和HP(高性能)两个产品系列,主要面向高端通信和测试应用。二者享有相同的硬核IP和IO架构,不同之处在于,HD系列采用与大多数FPGA厂商一样的同步技术,适用于高端通信、光网络领域;HP系列采用专有技术的异步技术,适用于需要强大运算处理能力的高端市场。

HD系列FPGA是一系列基于同步的FPGA产品,它们将密度最高的FPGA与最低的功耗结合在一起。在HD系列中有四个成员,其中最大的器件拥有170万个有效的查找表和144Mb嵌入式RAM。此外,还带有最多可达16个28Gbps的高速收发器(SerDes)、64个12.75Gbps的SerDes和960个通用2.133Gbps的I/O,HD系列提供了业界最高的I/O带宽,这是高端交换机和桥接应用的关键。HD1000的工程样片预计今年三季度可发货。

HP系列FPGA产品利用了Achronix拥有专利的picoPIPE自定时钟体系结构,且可运行在高达1.5GHz的主频上,比基于同步的FPGA快3到4倍。Speedster22i HP FPGA产品专为前馈数据流和DSP应用获得最大性能而设计。HP系列有两款产品,其中最大的器件拥有25万个查找表和64Mb的嵌入式RAM 。HP的工程样片预计在明年一季度供货。

Archronix FPGA三大策略性优势

目前FPGA设计人员面临的首要挑战就是如何满足功耗要求,制造工艺从65nm到40nm,再发展到28nm,器件密度和性能提升缓慢,而(静态和动态)功耗增长很快,业内对降低功耗的吁求很高。

而英特尔最新的22nm工艺相比28nm工艺,就单个晶体管而言,性能可提升接近40%,功耗降低50%。Archronix公司CEO Robert Blake先生表示:“通过采用英特尔最新22nm工艺,同时结合Archronix在内核结构和嵌入式硬IP方面的技术,可以做到产品只有市场竞争类产品一半的功耗和一半的成本,同时配合设计工具和软件,可以帮助开发人员将产品快速推向市场。”

采用最新工艺降低功耗成本是其优势之一,优势二是针对特定领域推出目标应用FPGA产品。大多数典型的FPGA产品主要针对通用市场,性能高,可编程性强,同样价格也不便宜。而针对具体应用领域的ASSP、ASIC产品,虽然价格相对便宜,但功能单一,编程能力不强。

Archronix的FPGA产品就是针对这二者之间的特定领域,相对于通用FPGA,Speedster22i内置嵌入式硬核IP,包括完整的I/O协议栈,可用于10/40/100G、Interlaken、PCI Express gen1/2/3和用于2.133Gbps DDR3的内存控制器。在其它的FPGA中,这些功能都由可编程阵列来实现,而且嵌入式硬核IP消耗的功率比在通用FPGA的可编程结构中执行相同功能要少90%;相对于ASSP、ASIC产品,Speedster22i拥有可编程能力,设计人员根据需要增加不同的功能。更重要的是通过这些嵌入式硬核IP消除了采购、集成和测试这些功能相应的软核IP成本。

在谈到特定应用市场,Archronix公司CEO Robert Blake表示:“到2014年,全球高端FPGA市场规模至少达到30亿美元,ASSP和ASIC市场规模在110亿美元左右,市场对高端FPGA需求非常可观,尤其是中国市场表现抢眼。” 他还表示中国现已成为全球最大的高端FPGA市场,市场规模已经超过日本、欧洲。而Archronix公司专注的市场主要是高端通信市场。

优势三是提供最好的硬IP技术和设计工具。前面已经提到,针对特定应用市场,内置一些嵌入式硬核IP:Ethernet MAC、100G Interlaken、PCI Express、DDR3控制器。而传统FPGA产品需要通过编程实现,使时序收敛具有挑战性并要求占用可编程阵列中高达50万个的等效查找表(LUT)。这给传统的FPGA设计增加了大量的成本和功耗,而在Speedster FPGA产品中它们都是基本的连接。

同时,Achronix可提供成熟的软件设计支持。HD和HP两个系列都能提供易于使用的ACE设计软件4.2版本支持,该软件现已可供货。ACE是一款构建在业界标准的Eclipse平台开源平台上的FPGA设计工具,使ACE对曾经使用过构建于Eclipse平台的其它任何设计工具的工程师都简单易学。目前已经有超过500个授权方使用,并支持Windows和Linux两个版本。

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