探秘Altera 2012變革所在

近年來，半導體技術發(fā)展迅速，依照摩爾定律每18個月就會出現(xiàn)新工藝節(jié)點，其晶體管密度更高，速率更快，而功耗更低。當前，在28 nm，芯片容量足以實現(xiàn)整個系統(tǒng)，節(jié)省了功率元件和商用存儲器。但是，工藝工程師、電路設計人員、芯片設計人員和規(guī)劃人員必須一起協(xié)同工作，才能在越來越困難的技術環(huán)境中進一步提高系統(tǒng)性能和能效。
這種變化對整個半導體行業(yè)產(chǎn)生了深遠的影響，推高了工程成本，增加了風險，大部分系統(tǒng)開發(fā)人員很難使用專用芯片系統(tǒng)(SoC)。這同時也改變了FPGA企業(yè)的本質及其與用戶的關系。
在新的制程中，F(xiàn)PGA通常是最先被采用， 驗證和優(yōu)化該工藝的器件之一。例如，Altera于2011年初在其定制28nm FPGA系列中開始發(fā)售功能強大、復雜的器件，采用了TSMC的高性能28nm工藝。這需要在前十代產(chǎn)品節(jié)點與代工線共同工作所累積的經(jīng)驗基礎上，進一步展開密切合作。雙方在工藝工程、晶體管設計和電路設計方面進行協(xié)作，才能夠交付FPGA產(chǎn)品，盡快發(fā)揮新工藝節(jié)點在整個工藝周期中的固有優(yōu)勢。
但是，對新技術節(jié)點的需求已經(jīng)超出了電路設計能力，在芯片級甚至是系統(tǒng)級影響設計選擇。例如，考慮高速串行接口。Altera現(xiàn)在通過工藝、器件和電路創(chuàng)新，發(fā)售了Stratix V FPGA，它具有可高度靈活配置的28 Gbps收發(fā)器。但是，在當今以系統(tǒng)為導向的環(huán)境下，只有業(yè)界最快的集成收發(fā)器還遠遠不夠。串行鏈路需要速度足夠快的控制器才能夠跟上收發(fā)器?？刂破餍枰俣群芸斓钠瑑?nèi)總線、容量足夠大速度足夠快的緩沖以支持它們。所有這些模塊必須滿足能耗要求，具體取決于系統(tǒng)，其應用以及使用模式。
Altera公司總裁兼CEO John Daane
相應的，Altera收發(fā)器技術必須提供多種選擇。一些選擇是在電路級——設計了不同版本的收發(fā)器工作在不同速率上，提供不同等級的能耗。從定制28-nm系列中選擇芯片，系統(tǒng)設計團隊在收發(fā)器速率和能耗上滿足了自己的系統(tǒng)要求。
其他決定是在模塊級。PCI Express Gen3或者DDR3等對性能要求很高、對功耗要求很嚴的控制器必須在可編程單元中實現(xiàn)，還是在固定硬件中實現(xiàn)?這類模塊應該連接至可編程架構，還是硬線連接的系統(tǒng)總線，還是都需要連接?答案取決于具體應用。
高速串行鏈路并不是唯一的實例。當今的很多系統(tǒng)設計包括FPGA以及一個甚至多個32位嵌入式處理器。規(guī)劃人員應該購買CPU作為專用標準產(chǎn)品IC或者高級控制器，還是在FPGA中實現(xiàn)CPU?如果是后者，他們應該使用可編程架構中的軟內(nèi)核，還是選擇Altera SoC FPGA等支持硬核ARM處理器的FPGA?那么，規(guī)劃人員應該怎樣劃分設計才能實現(xiàn)帶寬最大的數(shù)據(jù)流，例如，在高速緩存、DRAM控制器以及加速器之間，而不用跨過芯片邊界?這些答案還是取決于具體應用。不論對于FPGA供應商有多么方便，都沒有適用于所有用戶的一個統(tǒng)一解決方案。
Altera不可能通過采用一種工藝幾種不同容量和引腳輸出的一個芯片設計來服務于用戶。為能夠滿足不同應用的需求，F(xiàn)PGA系列必須提供收發(fā)器設計選擇;實現(xiàn)接口控制器;內(nèi)部存儲器模塊容量、速度和功耗;內(nèi)部總線結構;實現(xiàn)CPU;以及很多其他因素。
而大部分系統(tǒng)設計無法承受ASIC的成本：一個芯片設計仍然需要服務于很多用戶。解決這一難題的唯一方法是Altera深入了解用戶的系統(tǒng)設計，找到最能滿足應用需求以及市場規(guī)模的共性領域。這是一個細致而又需要大量知識的過程，使我們能夠進一步貼近用戶的設計團隊。
多年以來我們與Altera關鍵用戶密切合作——具有很深的專業(yè)應用知識并且非常熟悉FPGA的設計團隊。而今天在我們與用戶之間打開了另一空間：專用解決方案領域。2012年，很多非常具有競爭力的系統(tǒng)設計團隊將會高度專業(yè)化。他們在建立產(chǎn)品競爭優(yōu)勢上非常專業(yè)，但是依靠硅片供應商來提供他們使用的系統(tǒng)平臺。這類設計團隊還需要全套的專用知識產(chǎn)權(IP)內(nèi)核以及自動IP裝配工具，例如Altera的Qsys等。或者，他們還需要完整的參考設計。隨著設計團隊的日益專業(yè)化，逐步由他們的硅片合作伙伴來承擔大部分系統(tǒng)設計職責。
那么，這就是Altera在2012年的變革所在。我們繼續(xù)在28 nm以及后續(xù)節(jié)點與代工線伙伴合作，不斷在工藝、器件和電路上實現(xiàn)創(chuàng)新，保持我們在硅片和電路上的技術領先優(yōu)勢。同時，我們與用戶密切合作，確保交付非常符合他們的功耗、性能和成本特殊需求的產(chǎn)品。我們繼續(xù)深入理解各種專業(yè)應用，從而能夠交付有助于用戶加速其設計規(guī)劃實施的IP和參考設計。如果 Altera的領先優(yōu)勢意味著用戶的領先優(yōu)勢，那么所有這一切都是必要的。