Xilinx、Intel，我来了：Microsemi推出中密度FPGA器件 PolarFire
发布时间：2017-2-17 14:15
发布者：eechina
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“要来一群都来,要不来一个也不来”，林黛玉说。好像商量好了似的，经过一段时间的沉积，FPGA厂商在本周集体发声了。Xilinx公司发布了FPGA集成模拟技术，Intel推出面向工业和汽车市场的全新多功能FPGA Cyclone 10，Lattice发布了《分布式异构处理的行业应用》白皮书。当然，本文重点介绍美高森美公司（Microsemi），它首次推出了具备500K逻辑单元和12.7G收发器的PolarFire FPGA器件，进军中端市场，与Xilinx和Intel这两大巨头展开正面角逐。 长期以来，只有Xilinx和曾经的Altera（如今是Intel的一个部门）两家公司能够生产中高端的FPGA器件。美高森美（Microsemi）仅能生产低密度的FPGA器件，其特点是配备非易失的Flash（而不是易失的SRAM）存储器，主要用于国防军工、航空航天等特殊领域。如今，Microsemi何以有能力推出中密度的FPGA器件呢？它要针对哪些应用市场呢？Microsemi系统级芯片产品组SoC业务部副总裁兼业务部经理Bruce Weyer和系统级芯片产品组产品线高级营销总监Shakeel Peera为我们给出了答案。 首先，开发全新产品需要克服一系列的技术难题，所以招揽人才是第一位的。可巧的是，Microsemi碰到了招揽人才的好机会。近几年业内发生的一系列并购事件导致了各类技术人才的逸出。新招募的这些人才帮助Microsemi解决了新产品开发所面临的三个主要挑战：高速I/O接口设计、并行处理单元设计和开发软件的设计。解决了这些问题，Microsemi就拥有了能够与Xilinx及Intel竞争的技术实力。 
图1：Microsemi的FPGA/SoC产品路线图 其次，Microsemi看准了一个市场空隙，即核心网之外的边缘网络处理市场，包括1G以下带宽的无线接入和10~40G带宽的有线接入，以及工业4.0相关的应用。这些市场在要求比较高的FPGA性能的同时还对功耗和成本比较敏感。Xilinx和Intel这样的一线FPGA厂商的做法是采用与高端FPGA相同的架构，针对中级市场进行适当的裁剪，这样可以节省可观的研发费用。我们知道，在如今的半导体工艺节点，新一代产品的开发成本已经高到令人望而却步的程度，采用统一的产品架构是实现成本控制的有效方式。 Microsemi认为，他们可以专门针对中级市场研发出功耗更低、成本效益更好的FPGA器件。他们把这个产品系列称作PolarFire，意思是像极地一样冰冷（低功耗），但又呈现火一样的力量（高性能）。 Microsemi为PolarFire器件实施了一系列降低成本的措施。例如，Microsemi采用了基于SONOS的28nm CMOS工艺。我们知道，28nm是一个主流的、比较经济的半导体工艺节点。与传统的闪存技术相比，SONOS（Silicon-Oxide Nitride-Oxide-Silicon）可以显著降低电荷泵电压，从而降低器件的功耗。相比之下，一线厂商要采用更昂贵的HKMG或FinFET半导体工艺来降低功耗。PolarFire的架构为低于500K逻辑门而优化，片上收发器也针对12.7Gbps的速度而优化。总之，这是一款面向中级市场特别开发的成本优化器件。 同样地，PolarFire的功耗也得到了优化。由于Microsemi的FPGA器件是基于闪存的，其非易失特性使得PolarFire具备一个先天优势，那就是极低的静态功耗和可以忽略不计的浪涌功耗。此外，集成的硬IP核、功率优化的收发器和Flash*Freeze低功耗模式都有助于PolarFire综合功耗的降低。 Peera先生说，功耗的降低可以增加系统的热冗余度、提升计算能力。PolarFire适应无风扇的应用，无需或仅使用小型散热片就可以应对。据称，PolarFire的功耗比竞争产品低一半，而对于客户来说，功耗每降低1瓦特意味着1.5美元的BOM成本节约。 除了成本更低、功耗更低，PolarFire与竞品相比的第三个优势是其安全特性。Peera先生介绍说，网络安全性是网络边缘的联网设备首要的考虑因素：价值400美元的DPA黑客攻击设备可能带来数百万美元的IP损失。他说，PolarFire在防止超额生产和克隆、全面的设计IP保护、信任根、 安全的数据通信和防篡改等方面都提供业界最佳的安全性。 
图2：PolarFire FPGA框图 在可靠性方面，作为军工和航空航天领域专家的Microsemi更具优势。Peera介绍说，5%的电信设备故障由单粒子反转（SEU）导致。PolarFire具有无错误SEU免疫架构配置，这对于要求苛刻的电信设备供应商来说更具吸引力。 对于用户来说，Microsemi推出中密度的FPGA器件无疑是个好消息。自Altera被Intel收购之后，Xilinx好像失去了直接的竞争对手。现在好了，半路上杀出来个PolarFire，用户就有更大的选择余地了。而且，PolarFire不仅仅是另一个FPGA，而且是一种不一样的FPGA，它是基于闪存的，其差异化特征十分明显。 最后需要提到的是，Weyer先生说，中国市场非常重要，甚至关系到PolarFire的成败，因为中国的通信企业占据着整个通信领域相当大的份额。同时，PolarFire也是Microsemi业务转型的重要产品。过去，Microsemi主要提供国防军工和航空航天应用的分立器件，而现在其营业收入更多地来源于通信和数据中心市场。如果PolarFire能够在中国市场取得成功，那么Microsemi的业务开展将更加顺利。对于这样一个如此重视中国客户的公司，对于这样一款成本更经济、功耗更优化的FPGA器件，中国厂商们值得认真地去考察一下。 
图3：PolarFire Eval Kit高性能套件可用于全面的开发 和测试 |
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