赛灵思全新7系列FPGA解析
发布时间：2010-6-22 19:01
发布者：老郭
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赛灵思今天隆重宣布推出全新下一代7系列FPGA。赛灵思公司质量管理和新产品导入全球高级副总裁汤立人和亚太区市场及应用总监张宇清专程来北京向媒体介绍了新产品的情况并回答了媒体的问题。笔者现将所见所闻汇报如下。 总体来说，赛灵思全新7系列FPGA基于业界首个统一且可扩展架构，功耗降低一半，容量可达200万逻辑单元。全新一代产品包括Virtex-7、Kintex-7和Artix-7三个产品系列。 更多取代ASIC/ASSP 汤立人先生介绍说，FPGA要取代ASIC或ASSP应用的主要障碍有四：需要达到更高的系统性能、更大的容量、更低的成本和更低的功耗，其中功耗上关键的制约因素。赛灵思全新的28纳米工艺7系列产品的首要目标就是降低功耗。由于功耗方面的改进，汤先生说，赛灵思FPGA的应用市场可以从6系列的70亿美元扩展到111亿美元，进一步蚕食ASIC/ASSP的市场份额。 Virtex-7、Kintex-7和Artix-7 这三个系列的产品定位明确。Virtex取vertex（顶点）的谐音，代表了FPGA的最高水平、最强功能，其容量最大。Virtex-7容量扩大了2.5倍，可达200万个逻辑单元，串行带宽高达1.9Tbps，线速高达28Gbps，与上一代相比性能翻番，旨在满足有线通信基础设施、高性能计算系统和航空/航天/军工等应用对高性能的要求。另外，该系列包括EasyPath-7成本降低解决方案，有助于实现大批量生产。 Kintex意指kinetic（动力的），主要针对无线应用，性价比最佳。Kintex-7以Virtex-6一半的成本和功耗实现同等性能，不仅能满足严格的功耗和成本需求，而且能够满足新一代广播系统和无线网络等应用对带宽的巨大需求。 Artix取意Arctic（北极），代表“冷”和低功耗。Artix是业界功耗和成本最低的FPGA系列产品。与Spartan-6相比，Artix-7的功耗降低了一半，成本降低了35%，占位面积缩减50%，是取代ASIC/ASSP的主力FPGA。（注：Spartan系列由于架构方面的限制将不再延续。） 三个系列的典型目标应用是这样的：Artix-7针对便携式超声设备和数码单反相机，Kintex-7针对LTE无线基础设备和3D电视平板显示器，Virtex-7针对下一代有线接入设备和高性能计算。 功耗如何降低 Xilinx的第七代FPGA从降低芯片静态功耗、降低动态功耗、降低I/O功耗和软件多个个方面来提高功耗效率。通过高性能低功耗工艺、晶体管优化选择、存储器电压从2.5V降至1.8V、BRAM空闲时断电这些措施，芯片的静态功耗得以降低。通过工艺微缩、硬模块优化实现动态功耗的降低。通过部分重新配置和时钟/逻辑门优化这些软件设计技术，系统的功耗得以进一步降低。最后的结果是，I/O功耗降低了30%，动态功耗降低25%以上，静态功耗降低了65%，总体功耗降低一半。或者说，在系统功耗预算相同的情况下，性能容量提高了一倍。 高端ASIC替代实例 张宇清先生用一个例子来说明如何用FPGA来替代高端ASIC。由于对容量和连接性要求极高，有线通信的桥接器通常采用ASIC方案，典型的是65nm 300G Interlaken桥接器。Xilinx的Virtex-7超高端FPGA可替代ASIC成为全球首款单芯片300G可编程桥接器，性能超过65nm ASIC，如下图所示。 
取代ASSP 目前，高级数码相机日益流行，预计到2010年数码相机的销售量达到1.5亿台，而单反相机将占相机总数的10%。单反相机为FPGA带来7,500万~15,000万美元的巨大商机。因为单反相机属于耐用品，换代较慢，厂商会尽量避免IC过时造成的断货。自动对焦要求高精度的电机控制，对芯片速度要求很高。另外，作为便携产品它要求功耗芯片，成本不能超过10美元。 下图显示，用Artix-7来替代多个ASSP芯片，可实现成本降低66%，功耗降低37%，尺寸缩小85%。 
现在就可以开始设计 虽然Xilinx的7系列第一批产品在明年第一季才可上市，但设计人员现在就可以开始基于7系列FPGA的设计。支持7系列的设计ISE套件测试版现已供货，而这一设计套件允许软硬件分开设计，设计团队无需等到硬件到货便可先行开始软件设计。利用Xilinx提供的7系列仿真FPGA板卡，软件设计完成（大约一年）后7系列芯片便已上市，那时再进行硬件设计，这样可大大缩短开发周期。 器件型号及性能 下面的图片分别显示了三个系列FPGA的型号和性能/功能情况。欲知Xilinx 7系列FPGA的最新资料，请访问www.xilinx.com/7。 
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