Xilinx合縱連橫打造統(tǒng)一架構(gòu)28nm目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺(tái)

2011年4月12日，Xilinx公司在京展示了已經(jīng)開(kāi)始出貨的全球第一批Kintex-7 325T FPGA樣片和評(píng)估板。包括Kintex-7在內(nèi)，通過(guò)在能效、性能/容量以及性價(jià)比方面的突破創(chuàng)新，Xilinx 28nm的7系列產(chǎn)品提供了前所未有的可擴(kuò)展性和生產(chǎn)力，擴(kuò)展了賽靈思的目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺(tái)戰(zhàn)略，并讓可編程邏輯擴(kuò)展到更廣闊的用戶群體、終端市場(chǎng)和應(yīng)用。

圖：Kintex-7評(píng)估板

據(jù)介紹，隨著首批Kintex-7 FPGA發(fā)往客戶，Xilinx同時(shí)也推出了業(yè)界第一款28nm目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺(tái)，包含Kintex-7 K325T FPGA、ISE 開(kāi)發(fā)工具、AXI 4兼容IP以及一個(gè)在Kintex-7 FPGA KC705 評(píng)估板上運(yùn)行的基準(zhǔn)目標(biāo)參考設(shè)計(jì)的初始版本。Xilinx高級(jí)副總裁表示，通過(guò)兼容行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，7系列即插即用的IP讓工程師的開(kāi)發(fā)過(guò)程更快。以AXI 4為例，嵌入式平臺(tái)目標(biāo)參考設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為AXI 4標(biāo)準(zhǔn)后，帶寬比前代目標(biāo)參考設(shè)計(jì)提高兩倍。這一標(biāo)準(zhǔn)已得到業(yè)界領(lǐng)先的35家OEM廠商、EDA以及包括Xilinx在內(nèi)的半導(dǎo)體廠商的支持。

在備受關(guān)注的功耗特性方面，相比前一代Virtex-6，Kintex-7功耗降低了將近一半。湯立人表示：“7 系列產(chǎn)品出色的功耗表現(xiàn)得益于Xilinx與代工廠TSMC緊密且深入的合作。”

圖：Kintex-7的功耗更低

與以往采用代工廠的成熟制程技術(shù)不同，為了有效控制28nm工藝節(jié)點(diǎn)的漏電，Xilinx與TSMC合作，針對(duì)7 系列產(chǎn)品對(duì)其最新的高K金屬柵極（HKMG）工藝進(jìn)行了優(yōu)化，共同開(kāi)發(fā)出創(chuàng)新的高性能低功耗（HPL）工藝。HPL工藝的采用不僅在縮小幾何尺寸的同時(shí)提高了容量和系統(tǒng)性能，也顯著降低了28nm器件的靜態(tài)功耗。據(jù)了解，在7系列成功推出后，HPL工藝已被數(shù)家公司采用。

2010年12月Altera發(fā)布了面向28nm系列產(chǎn)品的工藝技術(shù)策略。Altera將在其28nm系列產(chǎn)品中采用兩種不同的工藝技術(shù)——高端FPGA系列選用TSMC 28nm高性能（HP）工藝，低功耗（LP）工藝技術(shù)用于生產(chǎn)低成本和中端系列產(chǎn)品。

Xilinx在高端的Virtex-7產(chǎn)品上為什么不采用TSMC現(xiàn)有的高性能（HP）28nm工藝呢？湯立人將兩種工藝進(jìn)行了對(duì)比，與采用HP工藝實(shí)現(xiàn)增量時(shí)鐘加速相比，采用HPL的7系列產(chǎn)品靜態(tài)功耗和整體功耗分別降低了50%和30%。與功耗的大幅度增加相比，采用HP工藝對(duì)性能的提升顯得微不足道，反而將迫使工程師在設(shè)計(jì)中把許多精力放在功耗和散熱問(wèn)題上。他們可能需要在最終的系統(tǒng)中采用復(fù)雜的散熱裝置，甚至于風(fēng)扇或者水冷系統(tǒng)以及相關(guān)的供電線路，從而造成額外的系統(tǒng)成本。

此外，7系列面向高端應(yīng)用的Virtex-7部分器件還將采用與TSMC共同開(kāi)發(fā)的堆疊硅片互連技術(shù)。這一創(chuàng)新技術(shù)充分利用無(wú)所不在的圖像傳感器微焊點(diǎn)技術(shù)，硅直通孔采用大節(jié)距、低密度技術(shù)有助于提高工藝性，其不帶晶體管的無(wú)源硅插技術(shù)（65nm）不但能夠?qū)崿F(xiàn)高可靠性，而且不會(huì)造成性能的下降。

圖：堆疊硅片互連技術(shù)

湯立人透露，容量高達(dá)200萬(wàn)個(gè)邏輯單元的Virtex-7 2000T將成為首個(gè)使用堆疊硅片互連技術(shù)的器件。這項(xiàng)新技術(shù)在研發(fā)過(guò)程中經(jīng)過(guò)了多次改進(jìn)和驗(yàn)證，已將風(fēng)險(xiǎn)性降至最低。此外，在28nm之后的工藝節(jié)點(diǎn)，存儲(chǔ)和模擬部分將更難實(shí)現(xiàn)，因此采用這類堆疊的方式將成為提高良率、優(yōu)化成本的有效途徑之一。

據(jù)了解，Virtex-7 FPGA 485T和容量高達(dá)200萬(wàn)個(gè)邏輯單元的2000T樣片將分別在今年的8月份和11月份開(kāi)始發(fā)貨，Artix-7 FPGA樣片將會(huì)在2012年第1季度開(kāi)始發(fā)貨。得益于業(yè)經(jīng)驗(yàn)證的平臺(tái)和統(tǒng)一架構(gòu)，7系列的上市速度更快，產(chǎn)品也更為豐富。

圖：Xilinx產(chǎn)品上市計(jì)劃

展望未來(lái)，Xilinx仍將聯(lián)合整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)和產(chǎn)業(yè)鏈，開(kāi)發(fā)更高性能、更低成本、更快上市的產(chǎn)品?？梢灶A(yù)見(jiàn)，高集成度和面向應(yīng)用將是Xilinx下一代產(chǎn)品的特色。在軟件編程方面，希望通過(guò)收購(gòu)AUTOESL設(shè)計(jì)公司，Xilinx能加速FPGA設(shè)計(jì)由組件級(jí)的HDL語(yǔ)言上升到C、C++和MATLAB等系統(tǒng)級(jí)語(yǔ)言，顯著降低FPGA的設(shè)計(jì)門檻。