面向超高性能系统应用,FPGA持续演进

上网时间: 2013年04月01日? 作者:邵乐峰? 我来评论 【字号: ? ?小】

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继不久前公开了自己20nm产品规划中的几项关键创新技术后,日前,Altera又宣布与英特尔(Intel)达成协议,未来将采用Intel 14nm 3D三栅极(Tri-Gate)晶体管技术制造下一代FPGA。这些产品主要面向军事、固网通信、云网络以及计算和存储应用等超高性能系统,将突破“目前其他技术无法解决的性能和功效瓶颈问题。”

作为两家领先的半导体公司,Altera和Intel之前有过多次合作。2010年,双方就合作开发了Intel Atom处理器E6x5C系列,并在多芯片封装中结合了E6x5C处理器和Altera FPGA。Altera总裁、主席兼CEO John Daane对此次合作评论说:“Altera FPGA使用Intel 14nm技术,能够帮助客户设计业界最先进、性能最好的FPGA。而且,Altera是唯一使用这一技术的主要FPGA公司,将因此获得极大的竞争优势。”

面向超高性能系统应用,FPGA持续演进_《国际电子商情》Altera将采用Intel 14nm 3D三栅极(Tri-Gate)晶体管技术制造下一代FPGA。_1
Altera将采用Intel 14nm 3D三栅极(Tri-Gate)晶体管技术制造下一代FPGA。

就像摩天大楼通过向天空发展而使得城市规划者优化可用空间一样,英特尔的3D三栅极晶体管结构提供了一种管理晶体管密度的方式。即传统“平面的”2D平面栅极被超级纤薄的、从硅基体垂直竖起的3D硅鳍状物所代替。这些鳍状物本身是垂直的,晶体管也能更紧密地封装起来——这是摩尔定律追求的技术和经济效益的关键点所在。未来,设计师还可以不断增加鳍状物的高度,从而获得更高的性能和能效。

由于电流控制通过在鳍状物三面的每一面安装一个栅极而实现(两侧和顶部各有一个栅极),而不是像2D平面晶体管那样,只在顶部有一个栅极。因此,更多控制可以使晶体管在“开”的状态下让尽可能多的电流通过(高性能),而在“关”的状态下尽可能让电流接近零(减少漏电,低能耗),同时还能在两种状态之间迅速切换,进一步实现更高性能。

2010年,英特尔已将3D三栅极晶体管技术应用于其22nm产品研发,并授权Achronix、Netronome等厂商使用。同时,英特尔坚信凭借Tick-Tock战略,自己的研发水平将在2013年迈进14nm,并同步开始量产22nm产品。有业内人士分析称,由于台积电(TSMC)预计到2016年之后才可能导入14nm技术,为了尽早占领技术制高点,Altera此番下决心在14nm工艺节点选择了英特尔。

与台积电(TSMC)有20余年合作历史的Altera,在为自己的14nm高端产品选择代工伙伴时,忽然掉头转向英特尔,这自然在业界引起了不小的轰动。这是否意味着在14nm节点上,TSMC的工艺可能达不到Altera产品的要求?该推断得到了Altera国际市场部总监李俭的肯定答复,“是的,没错。Intel 22nm三栅极技术非常成熟,目前为止发货量已经达到了1亿片,其CPU出货量的25%都是基于该技术,这个成熟度对FPGA厂商来说非常重要。其次,14nm三栅极已经是Intel的第二代技术了,他们对性能和功耗的控制非常完美。相比20nm工艺,性能已不是40%-60%的提升,而是4-5倍。”

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本文下一页:Altera会继续与TSMC的合作吗?

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  • FPGA是什么
  • FPGA(Field Programmable Gate Array)即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA的使用非常灵活,同一片FPGA通过不同的编程数据可以产生不同的电路功能。FPGA在通信、数据处理、网络、仪器、工业控制、军事和航空航天等众多领域得到了广泛应用。随着功耗和成本的进一步降低,FPGA还将进入更多的应用领域。

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