2013近看硅谷之Xilinx：架構(gòu)、工藝促變革

Xilinx公司有個十年的規(guī)劃，分為2012～2016和2017～2021兩個階段，目標(biāo)是持續(xù)地取得市場份額的增長，加速FPGA的主流化。從目前的狀況來看，該計(jì)劃進(jìn)展順利。
     這個長遠(yuǎn)藍(lán)圖的實(shí)現(xiàn)，要依靠兩個手段：產(chǎn)品架構(gòu)的變化和工藝的升級。還有一個非常重要的前提：全智能化時代的到來。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心、工廠、能源系統(tǒng)等都要實(shí)現(xiàn)智能化的時候，F(xiàn)PGA的市場將是不可限量的。
     為了迎接這一時代，Xilinx從28nm產(chǎn)品線開始，就開始了架構(gòu)的調(diào)整。以全新的Vivado設(shè)計(jì)套件為基礎(chǔ)，整合了軟件可編程ARM處理系統(tǒng)、3D-IC、模擬混合信號和FPGA等產(chǎn)品，推出了全可編程（All-Programmable）器件這個概念。其中，Vivado工具是All-Programmable的靈魂，它以IP和系統(tǒng)為核心，可以讓系統(tǒng)、軟件和硬件開發(fā)人員在統(tǒng)一平臺下協(xié)同工作，突破開發(fā)中的瓶頸。

     隨著工藝上的演進(jìn)，Xilinx又在今年7月9號發(fā)布了業(yè)界第一個20nm可編程器件，引入了全新的UltraScale架構(gòu)。這個被稱為ASIC級別的可編程架構(gòu)是為了擴(kuò)展系統(tǒng)處理和傳輸高速數(shù)據(jù)流、智能數(shù)據(jù)包的能力而打造的。該架構(gòu)不僅能解決“系統(tǒng)總吞吐量擴(kuò)展和時延方面的局限性，而且還能直接應(yīng)對先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)上的頭號系統(tǒng)性能瓶頸——互連技術(shù)”。

    UltraScale架構(gòu)借鑒了ASIC中的許多優(yōu)點(diǎn)，比如，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)需要在芯片中任意位置設(shè)定時鐘，還能夠?qū)Ω鞴δ懿考M(jìn)行靈活的電源管理。這個架構(gòu)中比較有趣的一點(diǎn)是加入了快速數(shù)據(jù)通道，可以把并不一點(diǎn)相鄰的數(shù)據(jù)通道連接起來，實(shí)現(xiàn)邏輯相連。這樣一來，整個架構(gòu)的數(shù)據(jù)處理能力將會成指數(shù)般的增長。
     UltraScale架構(gòu)推出，將實(shí)現(xiàn)和Vivado平臺的聯(lián)動。兩者緊密合作，可以大幅提升QoR和設(shè)計(jì)流程的成功率，并能將編程擴(kuò)展到APP級別。同時，UltraScale架構(gòu)還為下一代的產(chǎn)品做了鋪墊，16nm乃至更先進(jìn)的工藝都可應(yīng)用此架構(gòu)。
     說到工藝，不能不提臺積電公司。Xilinx從28nm時代就開始與臺積電進(jìn)行合作。由臺積電代工的28nm Virtex-7系列、zynq 7000系列等都已成為Xilinx的支柱性產(chǎn)品。“28nm FPGA今年市占率將達(dá)61%，明年Q1可望為公司帶來近1億美元的營收”，Xilinx企業(yè)策略與市場資深副總裁Steve Glaser這樣表示。
      在即將到來的20nm時代和以后的工藝節(jié)點(diǎn)上，Xilinx還會選擇和臺積電繼續(xù)合作，“臺積電在20nm工藝上將采用雙重曝光（Double Patterning）技術(shù)，這將大幅提高晶體管密度；并且，臺積電還有制造ARM芯片和3D IC的資源與經(jīng)驗(yàn)，因此是適合長期合作的伙伴”，Steve Glaser進(jìn)一步解釋。
      Xilinx公司計(jì)劃加速推進(jìn)ASIC/ASSP的演化，力爭在28/20/16nm時代，讓可復(fù)用編程系統(tǒng)集成平臺（Reusable Programmable Systems Integration Platform）成為市場的主流。Steve Glaser總結(jié)道，“Xilinx將發(fā)揮在28/20/16nm工藝上所具有的優(yōu)勢，以FPGA、SoC及3D IC為依托，開發(fā)一系列產(chǎn)品，讓智能系統(tǒng)大眾化”。