借力英特爾22nm 3D工藝，Achronix FPGA瞄準中國高端通信應用

英特爾在4月23日正式發(fā)布Ivy Bridge處理器。Ivy Bridge是英特爾首款22nm工藝處理器，采用革命性的三柵極3D晶體管工藝制造。緊隨其后，美國FPGA廠商Achronix在次日宣布發(fā)布全球首款22nm工藝制造的全新Speedster22i系列FPGA產(chǎn)品。

 

英特爾從傳出要開始最新工藝代工業(yè)務以來，業(yè)內一直很好奇。悄無聲息之間，英特爾的代工業(yè)務正在壯大起來。目前已經(jīng)有至少三家廠商采用其22nm新工藝：FPGA廠商Archronix、Tabula以及流處理器廠商Netronome。此次Archronix發(fā)布的最新FPGA產(chǎn)品從晶圓制造、IP、封裝、測試都由英特爾包辦，讓人對二者關系浮想聯(lián)翩。Archronix公司CEO Robert Blake先生對此疑問的回答是：二者是密切的合作伙伴，不便透露更多細節(jié)。

 

Archronix公司CEO Robert Blake

 

此次Archronix發(fā)布的Speedster22i包括HD(高容量)和HP(高性能)兩個產(chǎn)品系列，主要面向高端通信和測試應用。二者享有相同的硬核IP和IO架構，不同之處在于，HD系列采用與大多數(shù)FPGA廠商一樣的同步技術，適用于高端通信、光網(wǎng)絡領域；HP系列采用專有技術的異步技術，適用于需要強大運算處理能力的高端市場。

 

HD系列FPGA是一系列基于同步的FPGA產(chǎn)品，它們將密度最高的FPGA與最低的功耗結合在一起。在HD系列中有四個成員，其中最大的器件擁有170萬個有效的查找表和144Mb嵌入式RAM。此外，還帶有最多可達16個28Gbps的高速收發(fā)器(SerDes)、64個12.75Gbps的SerDes和960個通用2.133Gbps的I/O，HD系列提供了業(yè)界最高的I/O帶寬，這是高端交換機和橋接應用的關鍵。HD1000的工程樣片預計今年三季度可發(fā)貨。

 

HP系列FPGA產(chǎn)品利用了Achronix擁有專利的picoPIPE自定時鐘體系結構，且可運行在高達1.5GHz的主頻上，比基于同步的FPGA快3到4倍。Speedster22i HP FPGA產(chǎn)品專為前饋數(shù)據(jù)流和DSP應用獲得最大性能而設計。HP系列有兩款產(chǎn)品，其中最大的器件擁有25萬個查找表和64Mb的嵌入式RAM 。HP的工程樣片預計在明年一季度供貨。

 

Archronix FPGA三大策略性優(yōu)勢

 

目前FPGA設計人員面臨的首要挑戰(zhàn)就是如何滿足功耗要求，制造工藝從65nm到40nm，再發(fā)展到28nm，器件密度和性能提升緩慢，而(靜態(tài)和動態(tài))功耗增長很快，業(yè)內對降低功耗的吁求很高。

 

而英特爾最新的22nm工藝相比28nm工藝，就單個晶體管而言，性能可提升接近40%，功耗降低50%。Archronix公司CEO Robert Blake先生表示：“通過采用英特爾最新22nm工藝，同時結合Archronix在內核結構和嵌入式硬IP方面的技術，可以做到產(chǎn)品只有市場競爭類產(chǎn)品一半的功耗和一半的成本，同時配合設計工具和軟件，可以幫助開發(fā)人員將產(chǎn)品快速推向市場。”

 

采用最新工藝降低功耗成本是其優(yōu)勢之一，優(yōu)勢二是針對特定領域推出目標應用FPGA產(chǎn)品。大多數(shù)典型的FPGA產(chǎn)品主要針對通用市場，性能高，可編程性強，同樣價格也不便宜。而針對具體應用領域的ASSP、ASIC產(chǎn)品，雖然價格相對便宜，但功能單一，編程能力不強。

 

Archronix的FPGA產(chǎn)品就是針對這二者之間的特定領域，相對于通用FPGA，Speedster22i內置嵌入式硬核IP，包括完整的I/O協(xié)議棧，可用于10/40/100G、Interlaken、PCI Express gen1/2/3和用于2.133Gbps DDR3的內存控制器。在其它的FPGA中，這些功能都由可編程陣列來實現(xiàn)，而且嵌入式硬核IP消耗的功率比在通用FPGA的可編程結構中執(zhí)行相同功能要少90%；相對于ASSP、ASIC產(chǎn)品，Speedster22i擁有可編程能力，設計人員根據(jù)需要增加不同的功能。更重要的是通過這些嵌入式硬核IP消除了采購、集成和測試這些功能相應的軟核IP成本。

 

在談到特定應用市場，Archronix公司CEO Robert Blake表示：“到2014年，全球高端FPGA市場規(guī)模至少達到30億美元，ASSP和ASIC市場規(guī)模在110億美元左右，市場對高端FPGA需求非?？捎^，尤其是中國市場表現(xiàn)搶眼。” 他還表示中國現(xiàn)已成為全球最大的高端FPGA市場，市場規(guī)模已經(jīng)超過日本、歐洲。而Archronix公司專注的市場主要是高端通信市場。

 

優(yōu)勢三是提供最好的硬IP技術和設計工具。前面已經(jīng)提到，針對特定應用市場，內置一些嵌入式硬核IP：Ethernet MAC、100G Interlaken、PCI Express、DDR3控制器。而傳統(tǒng)FPGA產(chǎn)品需要通過編程實現(xiàn)，使時序收斂具有挑戰(zhàn)性并要求占用可編程陣列中高達50萬個的等效查找表(LUT)。這給傳統(tǒng)的FPGA設計增加了大量的成本和功耗，而在Speedster FPGA產(chǎn)品中它們都是基本的連接。

 

同時，Achronix可提供成熟的軟件設計支持。HD和HP兩個系列都能提供易于使用的ACE設計軟件4.2版本支持，該軟件現(xiàn)已可供貨。ACE是一款構建在業(yè)界標準的Eclipse平臺開源平臺上的FPGA設計工具，使ACE對曾經(jīng)使用過構建于Eclipse平臺的其它任何設計工具的工程師都簡單易學。目前已經(jīng)有超過500個授權方使用，并支持Windows和Linux兩個版本。