Altera 14納米FPGA實(shí)現(xiàn)突破性優(yōu)勢(shì)

工藝領(lǐng)先一直是FPGA前進(jìn)的動(dòng)力所在。Altera最近推出了采用英特爾14nm Tri-Gate(三柵極)工藝的第10代FPGA器件Stratix 10 FPGA和SoC，以及采用TSMC 20nm工藝的Arria 10產(chǎn)品，并對(duì)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，展示出突破性的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)。

實(shí)現(xiàn)重大突破

Stratix 10 FPGA和SoC不但采用了英特爾14nm三柵極工藝，其內(nèi)核的工作頻率也提高到1GHz。

目前，市場(chǎng)上的FPGA最多集成不超過(guò)100萬(wàn)個(gè)邏輯單元，但是Stratix 10能夠把這個(gè)密度提高3倍，可集成超過(guò)400萬(wàn)個(gè)邏輯單元。如此高密度的集成正是因?yàn)槭褂昧擞⑻貭柕?4nm制程技術(shù)。

除英特爾14nm三柵極工藝外，Stratix 10 FPGA和SoC還采用了增強(qiáng)體系結(jié)構(gòu)，其內(nèi)核的工作頻率能夠從當(dāng)前28nm FPGA的500MHz提高到1GHz，適用于網(wǎng)絡(luò)、通信、廣播及存儲(chǔ)等應(yīng)用。與前一代產(chǎn)品Stratix V相比，在功耗相同時(shí)，其工作頻率可提高1.4~1.6倍;在工作頻率相同時(shí)，其功耗能降低70%;當(dāng)工作頻率提高1倍達(dá)到1GHz時(shí)，其功耗卻只增加30%。

Stratix 10 FPGA和SoC的性能優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)在：具有56Gbps收發(fā)器，10-TeraFLOP單精度數(shù)字信號(hào)處理能力，第三代超高性能處理器系統(tǒng)，多芯片3D解決方案，可集成SRAM、DRAM和ASIC等。Stratix 10 FPGA還集成了第三代硬核處理器，是業(yè)界首款采用硬核處理器的FPGA，此前均為軟核。它可支持最先進(jìn)的高性能應(yīng)用，包括網(wǎng)絡(luò)、通信、廣播、計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)市場(chǎng)等應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)還能降低系統(tǒng)功耗。

而Arria 10 FPGA和SoC則為中端可編程器件設(shè)立了新標(biāo)桿，它比目前Altera性能最好的高端Stratix V的性能還要高，而功耗又比FPGA中端市場(chǎng)上功耗最低的Arria V低了40%。Arria 10 FPGA和SoC包含115萬(wàn)個(gè)邏輯單元(LE)，集成硬核IP，并搭載1.5 GHz雙核ARM Cortex-A9處理器。此外，Arria 10 FPGA和SoC還具有28Gbps收發(fā)器，帶寬比前一代產(chǎn)品高4倍，系統(tǒng)性能提高3倍，能夠支持2666Mbps DDR4。

支持應(yīng)用擴(kuò)展

Arria 10具有高性能和低功耗的特性，Altera公司在軟件開(kāi)發(fā)上也增加了生產(chǎn)力。

Altera第10代產(chǎn)品將促進(jìn)可編程邏輯電路在新市場(chǎng)中的應(yīng)用，進(jìn)一步加速FPGA向傳統(tǒng)ASSP和ASIC應(yīng)用領(lǐng)域的拓展?？蛻舻姆答佉埠芊e極主動(dòng)，與前一代的Arria V客戶相比， Arria 10客戶承諾的設(shè)計(jì)金額要高5倍。目前，在全球市場(chǎng)，Arria 10擁有1000多名客戶，其中200多名來(lái)自亞洲，這其中也包括中國(guó)。出色的性能使Altera 10代FPGA的應(yīng)用市場(chǎng)得到有效的擴(kuò)展。

從具體實(shí)例來(lái)看，由于Arria 10器件具有卓越性能，一個(gè)100G的固網(wǎng)通信客戶采用了它。在此之前，這個(gè)客戶從沒(méi)有采用過(guò)FPGA，這是他們第一次在設(shè)計(jì)中采用FPGA。事實(shí)上，客戶之所以這樣決定，正是因?yàn)锳rria 10能夠幫助他們獲得更低的運(yùn)營(yíng)成本。另外，還有一個(gè)企業(yè)級(jí)的數(shù)據(jù)中心客戶也采用了FPGA，這一客戶主要是用FPGA去做快速搜索算法的處理，從而快速訪問(wèn)數(shù)據(jù)。

這些客戶之所以會(huì)選擇Arria 10 FPGA，一方面是因?yàn)锳rria 10具有高性能和低功耗的特性，另一方面也是因?yàn)槲覀冊(cè)谲浖_(kāi)發(fā)方面增加了生產(chǎn)力。

優(yōu)化開(kāi)發(fā)流程

Altera第10代器件采用領(lǐng)先的開(kāi)發(fā)工具套裝，使設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的工作效率得到提升。

除了在硬件方面實(shí)現(xiàn)優(yōu)化外，Altera第10代器件還由Altera的Quartus II開(kāi)發(fā)軟件和高級(jí)設(shè)計(jì)流程工具提供支持，其中包括OpenCL軟件開(kāi)發(fā)套件(SDK)、SoC嵌入式設(shè)計(jì)套裝(EDS)和DSP Builder。

利用這一前沿的開(kāi)發(fā)工具套裝，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的工作效率得到提高，這同時(shí)也便于設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在下一代系統(tǒng)中采用10代FPGA和SoC。與前一代產(chǎn)品相比，采用Quartus II軟件后，10代FPGA和SoC的編譯速度快了8倍，仍然保持了業(yè)界最快的編譯速度。編譯時(shí)間的有效縮短，正是因?yàn)椴捎昧爽F(xiàn)代多核計(jì)算技術(shù)這一前沿軟件算法。

在工藝合作方面，Altera與英特爾將在14nm及以下工藝?yán)^續(xù)合作。此外，TSMC和Altera的合作伙伴關(guān)系已經(jīng)長(zhǎng)達(dá)20年，在中端20nm制程技術(shù)和低端55nm相關(guān)技術(shù)方面，我們?nèi)匀粫?huì)和TSMC保持良好的合作關(guān)系。