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[導(dǎo)讀]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)

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 FPGASoC,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。

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