Altera關(guān)于SoC FPGA方案的問(wèn)答

　Q1:驅(qū)動(dòng)FPGA朝向SoC FPGA或可編程SoC發(fā)展的主要因素為何?此一發(fā)展所面臨的技術(shù)與市場(chǎng)挑戰(zhàn)為何?又該如何因應(yīng)或解決?

　　嵌入式設(shè)計(jì)中，提高系統(tǒng)性能，同時(shí)降低系統(tǒng)功耗，和板子面積都是常見(jiàn)的問(wèn)題。隨著FPGA朝著摩爾定律發(fā)展，我們可以在我們的器件里集成更高級(jí)的功能。同時(shí)借助更小的工藝，我們可以得到功耗降低和性能提高的好處。

　　通過(guò)使用硬核IP，我們可以在器件中提供史無(wú)前例的集成度，并為我們帶來(lái)更多功能。這些好處可以使客戶(hù)可以減少板上分離器件的數(shù)目，從而減少系統(tǒng)成本。比如，我們固化了儲(chǔ)存器控制器，PCIe模塊，并增加了收發(fā)器的數(shù)目和速度。

　　由于我們?cè)谄骷兴龅膭?chuàng)新，嵌入式系統(tǒng)里使用FPGA變得非常通用。最近由UBM展開(kāi)的一次嵌入式調(diào)查發(fā)現(xiàn)，接近45%的嵌入式設(shè)計(jì)師計(jì)劃在他們的下一個(gè)嵌入式項(xiàng)目中使用FPGA。我們發(fā)現(xiàn)了這個(gè)趨勢(shì)，很多我們的客戶(hù)在嵌入式系統(tǒng)中同時(shí)使用微處理器和FPGA。

　　在我們的28nm產(chǎn)品系列里，我們看到一個(gè)史無(wú)前例的機(jī)會(huì)來(lái)解決嵌入式開(kāi)發(fā)者關(guān)于性能，功耗，集成度和成本等的問(wèn)題。

　　FPGA硬件設(shè)計(jì)的靈活性有時(shí)也會(huì)帶來(lái)諸如設(shè)計(jì)復(fù)雜度增加的煩惱，特別是對(duì)于不熟悉FPGA硬件設(shè)計(jì)的處理器開(kāi)發(fā)人員。Altera提供界面友好，操作簡(jiǎn)單的系統(tǒng)集成工具—Qsys。利用Qsys進(jìn)行系統(tǒng)集成非常方便。你只需選擇需要的IP，通過(guò)GUI界面將他們連接起來(lái)。Qsys能夠自動(dòng)生成互聯(lián)邏輯(地址/數(shù)據(jù)總線(xiàn)連接、總線(xiàn)寬度匹配邏輯、地址解碼邏輯以及仲裁邏輯，等)。Qsys兼容業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)接口IP比如Avalon總線(xiàn)接口，和AXI總線(xiàn)接口。Qsys現(xiàn)在支持100多個(gè)IP組件，今后還會(huì)有更多的兼容IP。很多流行的接口協(xié)議或者存儲(chǔ)器IP都與Qsys兼容。在嵌入式IP領(lǐng)域，我們移植的有：Nios II軟核處理器、JTAG、UART、SPI和RS232等等。當(dāng)然客戶(hù)也可以通過(guò)Qsys，設(shè)計(jì)自定義的IP。

　　軟件的開(kāi)發(fā)通常在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期占絕對(duì)重要的位置。為了縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，誰(shuí)更早開(kāi)發(fā)軟件，誰(shuí)就能占據(jù)先機(jī)，贏得市場(chǎng)。在您拿到芯片之前，Altera提供仿真平臺(tái)—虛擬目標(biāo)，以便于您進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)。Altera? SoC FPGA虛擬目標(biāo)是對(duì)雙核ARM? Cortex? -A9 MPCore? 嵌入式處理器系統(tǒng)的快速功能仿真。在PC上運(yùn)行，該仿真平臺(tái)運(yùn)行Linux或者VxWorks操作系統(tǒng)，并且加入FPGA在環(huán)?？蛻?hù)可以對(duì)實(shí)際開(kāi)發(fā)電路板進(jìn)行建模。虛擬目標(biāo)與其仿真的實(shí)際硬件二進(jìn)制和寄存器兼容，當(dāng)您拿到芯片之后，不需修改就能夠?qū)⒛谔摂M目標(biāo)調(diào)試通過(guò)的程序下載到硬件中運(yùn)行。

Q2：Altera目前在SoC FPGA方案的發(fā)展成果如何?

　　Altera正與例如工業(yè)，通訊等等業(yè)界領(lǐng)先公司合作進(jìn)行評(píng)估和開(kāi)發(fā)針對(duì)SoC FPGA的應(yīng)用。借助虛擬目標(biāo)和FPGA在環(huán),使我們的客戶(hù)可以在硬件開(kāi)發(fā)之前進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)芯片所具有的先進(jìn)特性。

Q3: Altera SoC FPGA產(chǎn)品有何獨(dú)特性與功能?

　　Altera SoC FPGA采用了雙核ARM Cortex-A9 MPCore處理器以及硬核存儲(chǔ)器控制器和公共外設(shè)，在處理器系統(tǒng)和FPGA之間建立了高性能互聯(lián)。

　　對(duì)于FPGA部分，我們?cè)诮衲暝缧r(shí)候發(fā)布的最新28nm Cyclone V和Arria V產(chǎn)品系列中置入了這些器件。這實(shí)現(xiàn)了低功耗、低成本等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還提高了性能。

　　由于它是ARM處理器，因此，對(duì)于軟件開(kāi)發(fā)，這些器件繼承了使用廣泛而且熟悉的ARM輔助系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。這些器件也是由Altera的高效能硬件開(kāi)發(fā)工具提供支持，特別是Quartus II軟件和我們的Qsys系統(tǒng)集成工具。

　　最革命的方面是我們的SoC FPGA虛擬目標(biāo)。我會(huì)在后面的研討中詳細(xì)介紹這一方面，而采用SoC FPGA虛擬目標(biāo)，我們率先在FPGA業(yè)界實(shí)現(xiàn)了虛擬原型開(kāi)發(fā)技術(shù)。采用我們的SoC FPGA虛擬目標(biāo)，我們支持SoC FPGA用戶(hù)面向他們的SoC FPGA器件開(kāi)始應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)，以最小的工作量將軟件移植到等價(jià)的硬件中，不需要修改就可以運(yùn)行。

Q4：主要鎖定應(yīng)用市場(chǎng)是什么? 如何提升產(chǎn)品市占率?

　　我們看到SoC FPGA在很多不同市場(chǎng)領(lǐng)域都得到了應(yīng)用，這些應(yīng)用要求提高效能、同時(shí)降低功耗和成本、減小電路板面積。

　　主要目標(biāo)是包括“綠色”或者節(jié)能技術(shù)的工業(yè)領(lǐng)域，例如智能電網(wǎng)、太陽(yáng)能逆變器以及更高效的工業(yè)電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器等。

　　視頻處理也非常適合采用這類(lèi)產(chǎn)品。視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)和汽車(chē)輔助駕駛也是這類(lèi)應(yīng)用的兩個(gè)好例子。

　　遠(yuǎn)程射頻前端、LTE基站等無(wú)線(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施、交換機(jī)和路由器也是比較好的這類(lèi)應(yīng)用，對(duì)性能的要求較高，而用戶(hù)希望減小體積，降低功耗。

　　計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)——例如，每一微秒都非常重要的高速金融交易平臺(tái)，以及多功能打印機(jī)、掃描儀和服務(wù)器機(jī)架管理等應(yīng)用也適合采用這類(lèi)產(chǎn)品。

Q5：Altera對(duì)于2012年FPGA的景氣有何看法?

　　Altera公司主席、 首席執(zhí)行官和董事會(huì)主席 John Daane先生指出, 在新的制程中, FPGA通常是最先被采用、驗(yàn)證和優(yōu)化該工藝的器件之一。 例如,Altera于2011年初在其定制28nm FPGA系列中開(kāi)始發(fā)售功能強(qiáng)大、復(fù)雜的器件,采用了TSMC的高性能28nm工藝。這需要在前十代產(chǎn)品節(jié)點(diǎn)與代工線(xiàn)共同工作所累積的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上, 進(jìn)一步展開(kāi)密切合作。

　　不過(guò), 對(duì)新技術(shù)節(jié)點(diǎn)的需求已經(jīng)超出了電路設(shè)計(jì)能力,在芯片級(jí)甚至是系統(tǒng)級(jí)就要影響設(shè)計(jì)選擇。例如, 在高速串行接口應(yīng)用中,Altera發(fā)售了Stratix V FPGA,它具有可高度靈活配置的28 Gbps收發(fā)器。但是,在當(dāng)今以系統(tǒng)為導(dǎo)向的環(huán)境下,只有業(yè)界最快的集成收發(fā)器還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。串行鏈路需要速度足夠快的控制器才能夠跟上收發(fā)器?？刂破餍枰俣群芸斓钠瑑?nèi)總線(xiàn)、容量足夠大速度足夠快的緩沖以支持它們。所有這些模塊必須滿(mǎn)足能耗要求, 具體取決于系統(tǒng),其應(yīng)用以及使用模式。 相應(yīng)地, Altera收發(fā)器技術(shù)必須提供多種選擇。一些選擇是在電路級(jí)——設(shè)計(jì)了不同版本的收發(fā)器工作在不同速率上,提供不同等級(jí)的能耗。從定制28nm系列中選擇芯片, 系統(tǒng)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在收發(fā)器速率和能耗上滿(mǎn)足了自己的系統(tǒng)要求。其他決定是在模塊級(jí),PCI Express Gen3或者DDR3等對(duì)性能要求很高、對(duì)功耗要求很?chē)?yán)的控制器必須在可程序設(shè)計(jì)單元中實(shí)現(xiàn),還是在固定硬件中實(shí)現(xiàn)? 這類(lèi)模塊應(yīng)該連接至可程序設(shè)計(jì)架構(gòu),還是硬線(xiàn)連接的系統(tǒng)總線(xiàn),還是都需要連接?答案取決于具體應(yīng)用。

　　當(dāng)前, 大部分系統(tǒng)設(shè)計(jì)無(wú)法承受ASIC的成本:一個(gè)芯片設(shè)計(jì)仍然需要服務(wù)于很多用戶(hù)。解決這一難題的唯一方法是Altera深入了解用戶(hù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì), 找到最能滿(mǎn)足應(yīng)用需求以及市場(chǎng)規(guī)模的共性領(lǐng)域。今天,Altera在與用戶(hù)之間打開(kāi)了另一空間:專(zhuān)用解決方案領(lǐng)域。2012年,很多非常具有競(jìng)爭(zhēng)力的系統(tǒng)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)將會(huì)高度專(zhuān)業(yè)化。

　　展望2012年,Altera將繼續(xù)在28 nm以及后續(xù)節(jié)點(diǎn)與代工線(xiàn)伙伴合作,不斷在工藝、器件和電路上實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新,保持公司在硅片和電路上的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。同時(shí)與用戶(hù)密切合作, 確保交付非常符合他們的功耗、性能和成本特殊需求的產(chǎn)品。Altera將繼續(xù)深入理解各種專(zhuān)業(yè)應(yīng)用, 從而能夠交付有助于用戶(hù)加速其設(shè)計(jì)規(guī)劃實(shí)施的IP和參考設(shè)計(jì)。

　Q6 今年目標(biāo)營(yíng)收預(yù)計(jì)可望成長(zhǎng)多少? 主要營(yíng)收貢獻(xiàn)會(huì)是來(lái)自哪一方面的應(yīng)用領(lǐng)域?

　　2012 年 1 月 24 日在 " Altera 宣布 2011年第四季度業(yè)績(jī)" 新聞發(fā)布稿中 , Altera公司主席、 首席執(zhí)行官和董事會(huì)主席John Daane先生提到 " 雖然行業(yè)情況導(dǎo)致第四季度連續(xù)銷(xiāo)售下跌,Altera 在2011 年增長(zhǎng)了 6% — 超越大部份的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè) 。我們的 FPGA 的市場(chǎng)份額再次増長(zhǎng)。 我們看到過(guò)去幾年,在長(zhǎng)期以技術(shù)為基礎(chǔ)的趨勢(shì)下有利于FPGA的需求。我們繼續(xù)相信這些因素 ,再加上FPGA 份額正在擴(kuò)大,使我們可能隨時(shí)間的銷(xiāo)售增長(zhǎng)是半導(dǎo)體行業(yè)的兩倍。"

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