28nm時(shí)代，F(xiàn)PGA設(shè)計(jì)取決于應(yīng)用需求

如今FPGA已進(jìn)入到28 nm時(shí)代，在28 nm時(shí)代FPGA的容量足以滿足整個(gè)系統(tǒng)所需，節(jié)省了功率元件和存儲(chǔ)器。但是，工藝工程師、電路設(shè)計(jì)人員、芯片設(shè)計(jì)人員和規(guī)劃人員必須一起協(xié)同工作，才能在越來(lái)越困難的技術(shù)環(huán)境中進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能和能效。這種變化對(duì)整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，推高了工程成本，增加了風(fēng)險(xiǎn)。大部分系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員很難使用專用芯片系統(tǒng)(SoC)，這同時(shí)也改變了FPGA企業(yè)的本質(zhì)及其與用戶的關(guān)系。

塊設(shè)計(jì)取決于應(yīng)用需求

市場(chǎng)對(duì)新技術(shù)的需求已經(jīng)超出了FPGA的電路設(shè)計(jì)能力，在芯片級(jí)甚至是系統(tǒng)級(jí)層面影響設(shè)計(jì)選擇。比如從應(yīng)用來(lái)看，通信、測(cè)試和軍事領(lǐng)域等應(yīng)用推動(dòng)了半導(dǎo)體產(chǎn)品的全面發(fā)展，因此高速互聯(lián)將成為半導(dǎo)體產(chǎn)品最關(guān)鍵、最能突出產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)的功能，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員需要使用各種規(guī)模而且復(fù)雜程度不同的IP模塊，從基本算法模塊到收發(fā)器、內(nèi)存控制器、微處理器、訊號(hào)處理和通信協(xié)議接口等。相應(yīng)的，這些領(lǐng)域的客戶需要目前40nm還無(wú)法實(shí)現(xiàn)的高級(jí)功能，這些功能主要是收發(fā)器、架構(gòu)性能和密度以及增強(qiáng)DSP模塊等。

舉例來(lái)說(shuō)，高速串行接口就是其中之一。Altera現(xiàn)在通過(guò)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28Gbps收發(fā)器。但是，在當(dāng)今以系統(tǒng)為導(dǎo)向的環(huán)境下，只有業(yè)界最快的集成收發(fā)器還遠(yuǎn)遠(yuǎn)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，控制器需要速度很快的片內(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，具體方案取決于系統(tǒng)、應(yīng)用以及使用模式等因素。

高速串行鏈路并不是唯一的實(shí)例，當(dāng)今的很多系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括FPGA以及一個(gè)甚至多個(gè)32位嵌入式處理器。規(guī)劃人員應(yīng)該購(gòu)買CPU作為專用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品IC或者高級(jí)控制器，還是在FPGA中實(shí)現(xiàn)CPU？如果是后者，他們應(yīng)該使用可編程架構(gòu)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(yīng)該怎樣劃分設(shè)計(jì)才能實(shí)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(guò)芯片邊界？這些答案還是取決于具體應(yīng)用。不論對(duì)于FPGA供應(yīng)商有多么方便，都沒(méi)有適用于所有用戶的一個(gè)統(tǒng)一解決方案。

需提供完整參考設(shè)計(jì)

在28nm FPGA上，Altera不可能通過(guò)采用一種工藝幾種不同容量和引腳輸出的一個(gè)芯片設(shè)計(jì)來(lái)服務(wù)于用戶。為能夠滿足不同應(yīng)用的需求，F(xiàn)PGA系列必須提供收發(fā)器設(shè)計(jì)選擇，實(shí)現(xiàn)接口控制器，內(nèi)部存儲(chǔ)器模塊容量、速度和功耗，內(nèi)部總線結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)CPU以及很多其他因素。Altera的策略是在高端產(chǎn)品線上采用TSMC的HP(高性能)28nm工藝，由Stratix V FPGA滿足這類產(chǎn)品的高密度和性能要求；在中端和低成本產(chǎn)品線上，采用了LP(低功耗)28nm工藝，以滿足客戶的低成本和低功耗要求。

隨著工藝的提升，大部分系統(tǒng)設(shè)計(jì)無(wú)法承受ASIC的成本，越來(lái)越多的系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員采用FPGA來(lái)替代ASIC、ASSP或者微處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)解決方案，因此FPGA能夠更簡(jiǎn)單直接地拓展新的市場(chǎng)領(lǐng)域，對(duì)FPGA提出的要求就是需要服務(wù)于很多客戶。解決這一難題的唯一方法是深入了解用戶的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，找到最能滿足應(yīng)用需求以及市場(chǎng)規(guī)模要求的共性領(lǐng)域。這是一個(gè)細(xì)致而又需要大量知識(shí)的過(guò)程，Altera也在一直致力于建設(shè)貼近用戶的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)。

多年以來(lái)我們與Altera關(guān)鍵用戶密切合作具有很深的專業(yè)應(yīng)用知識(shí)并且非常熟悉FPGA的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，而今天在我們與用戶之間打開(kāi)了另一空間：專用解決方案領(lǐng)域。2012年，很多非常具有競(jìng)爭(zhēng)力的系統(tǒng)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)將會(huì)高度專業(yè)化，他們?cè)诮a(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)上非常專業(yè)，但是依靠硅片供應(yīng)商來(lái)提供他們使用的系統(tǒng)平臺(tái)。這類設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)還需要全套的專用知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)內(nèi)核以及自動(dòng)IP裝配工具，例如Altera的Qsys等?；蛘?，他們還需要完整的參考設(shè)計(jì)。隨著設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的日益專業(yè)化，逐步由他們的硅片合作伙伴來(lái)承擔(dān)大部分系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能。

這是Altera在2012年的變革所在。我們將繼續(xù)在28 nm以及后續(xù)節(jié)點(diǎn)與代工線伙伴合作，不斷在工藝、器件和電路上實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，保持我們?cè)诠杵碗娐飞系募夹g(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，我們與用戶密切合作，確保交付非常符合他們?cè)诠?、性能和成本上有特殊需求的產(chǎn)品。我們繼續(xù)深入理解各種專業(yè)應(yīng)用，從而能夠交付有助于用戶加速其設(shè)計(jì)規(guī)劃實(shí)施的IP和參考設(shè)計(jì)，因?yàn)锳ltera的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)意味著用戶的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。