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赛灵思基于ASIC级新架构UltraScale的20nm器件开始投片!

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在28nm工艺节点,赛灵思可谓是风光无限。赛灵思与老对手Altera合作了二十年之久的台积电,合作开发出了HPL(高性能低功耗)工艺技术,率先推出了 业界首款商用All Programmable 3D IC与SoC。28nm器件已被数百家用户的终端应用所采用。 

在FPGA领域,赛灵思和Altera一直是各领风骚一代产品。在65nm,赛灵思号称完胜;40nm由Altera领跑;28nm,赛灵思出尽了风头。

下一代产品,赛灵思和Altera不仅仅是在TSMC的20nm工艺节点较量,还加入了Intel的14nm三极晶体管技术与TSMC的16nm FinFast工艺技术的竞争。

近几月,Altera可谓动作频繁,先是与Intel签署排他性代工协议,后又收购电源厂商Enpirion(http://blog.chinaaet.com/detail/32967.html)。

赛灵思如何应对?引起业内猜想无数。

赛灵思全球高级副总裁、亚太区执行总裁汤立人(Vincent  Tong)

 

 赛灵思的宏伟计划

7月初,赛灵思公司全球高级副总裁、亚太区执行总裁汤立人(Vincent  Tong)宣布赛灵思率先投片基于ASIC级新架构UltraScale的20nm FPGA器件,继续领先对手一代。

Vincent告诉记者,在28nm器件中,赛灵思占了60%~65%的市场份额;赛灵思的通信客户中,40%的客户本意用ASIC设计产品,最后都转向采用赛灵思的FPGA。

这极大增强了赛灵思的信心。赛灵思意欲借助“ASIC级的可编程架构UltraScale”架构,在产品性能和功耗方面达到ASIC级别,不仅继续领先对手一代,更借此进入更为广阔的ASIC/ASSP市场。

 

图说赛灵思UltraScale架构

 

新一代高性能应用如OTN、无线通信、数字视频、雷达等对海量数据流和智能数据包、DSP或图像处理等提出了更高要求。赛灵思认为其下一代产品不能简单地将传统FPGA移植到新的工艺节点上,改善每个晶体管或系统模块的性能,或者增加系统模块数量,而是要从根本上提高通信、时钟、关键路径以及互连性能。为此,赛灵思在其20nm产品线中提出了一种创新型架构—— ASIC级可编程架构UltraScale,以管理数百Gbps的系统性能,以实现全线速下的智能处理能力,并扩展至Tb级性能和每秒10亿次浮点运算水平。

 

 

赛灵思UltraScale架构:行业第一个ASIC级可编程架构,可从20nm平面晶体管结构(planar)工艺向16nm乃至FinFET晶体管技术扩展,从单芯片(monolithic)到3D IC扩展。它不仅能解决整体系统吞吐量扩展限制的问题和时延问题,还能直接应对先进节点芯片性能方面的最大瓶颈问题,即互联问题。

目前,采用UltraScale架构的首款20nm器件已投片。

 

赛灵思在20 nm产品中从FPGA内部进行创新,在全面可编程的架构中采用尖端ASIC技术,从布线、时钟、关键路径、电源等方面解决如下挑战:

  • 针对海量数据流而优化的宽总线支持多兆位(multi-terabit)吞吐量

 

 

 

  • 多区域类似ASIC的时钟、电源管理和下一代安全性

 

 

  • 高度优化的关键路径和内置的高速存储器串联,消除DSP和包处理的瓶颈

 

  • 二代3D IC系统集成芯片间带宽的步进功能
  • 高I/O和存储器带宽,提供动态时延缩短和3D IC宽存储器优化接口
  • Vivado工具消除布线拥堵和协同优化,器件利用率超过90%,且不会影响性能

 

赛灵思下一代产品路线图

 

 赛灵思下一代产品路线图如下,主要用于通信、医疗超声、航天等领域,具体包括:

 

 

  • 带智能包处理和流量管理功能的400G OTN
  • 带智能波束形成功能的4X4混合模式LTE和WCDMA无线电
  • 带智能图像增强与识别功能的4K2K和8K显示屏
  • 用于智能监视与侦查(ISR)的最高性能系统
  • 数据中心使用的高性能计算应用

赛灵思Artix®-7、Kintex-7和Virtex-7 FPGA系列的命名会保持不变。对于20nm和16nm工艺,相应的器件命名方式为Kintex UltraScale和Virtex UltraScale。

 

 

据悉,赛灵思和台积电合作成立了一个专门的项目组,计划将于2013年晚些时候提供16nm FinFET测试芯片,并在2014年推出首批产品。

 

 迄今为止,两个FPGA大佬下一代产品的路线图都已经发布,情况如下图。空说无凭,谁先推出稳定可靠的产品才是制胜的关键。

 

                             赛灵思和Altera的下一代产品路线图比较

 

Xilinx

采用的工艺技术

Altera

采用的工艺技术

高端

Virtex UltraScale (两种产品)

TSMC 20nm SoC

Stratix 10

Intel 14nm FET

TSMC 16nm FinFast

中端

Kintex UltraScale

TSMC 20nm SoC

Arria 10

TSMC 20nm SoC

CPU+FPGA

ZYNQ  UltraScale

ARM+FPGA

TSMC 20nm SoC

Arria 10 SoCARM+FPGA

TSMC 20nm SoC

Stratix 10 SoC

Intel+FPGA

Intel 14nm FET