當(dāng)珠比櫝便宜--解讀Xilinx的7系列28nm

 　　買(mǎi)櫝還珠的故事，大家一定不陌生。 如果把芯片內(nèi)部最值錢(qián)和最有技術(shù)含量的那個(gè)硅片比喻為珍珠的話， 芯片外面的封裝，包括管腳， 就可以比喻為櫝了。

　　搞芯片的，無(wú)不以能設(shè)計(jì)出皇冠上的那顆明珠而自豪， 如果有人說(shuō)自己是搞封裝的，多半會(huì)被人覺(jué)得是芯片行業(yè)的非主流。

　　然而，有個(gè)叫戈登摩爾的人，搞出來(lái)一個(gè)摩爾定律，明確提出，同樣的珍珠，價(jià)格， 每隔18個(gè)月減半。芯片的來(lái)源，歸根到底，是取之不竭的沙子， 而封裝，管腳這些東西，可是要實(shí)實(shí)在在地消耗銅，金，稀有金屬等資源。 因此， 封裝的成本降低的速度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于摩爾定律的速度。 這樣，如果櫝的價(jià)格不變的話， 珍珠的價(jià)格總有一天會(huì)比櫝還便宜，沒(méi)辦法，再貴的價(jià)格，被2除了n次， 都會(huì)很便宜。

　　封裝也有貴的和便宜的之分。 管腳越多越貴，對(duì)散熱要求越高越貴。 因此，想要做到封裝也便宜，功耗小是基本要求。

　　1998年XILINX開(kāi)始開(kāi)發(fā)低價(jià)格系列芯片Spartan的時(shí)候，就是多管齊下降低成本，以Virtex系列芯片為藍(lán)本， 通過(guò)降低硅片的復(fù)雜性，控制容量，管腳的數(shù)量，功耗，封裝形式等，獲得低成本。 在1998年， 硅片的成本在整個(gè)芯片的成本中站主導(dǎo)份額，因此，XILINX花大力氣設(shè)計(jì)新的簡(jiǎn)化的硅片內(nèi)部結(jié)構(gòu)，降低硅片的復(fù)雜性，縮小裸片(Die)的尺寸， 可以大大降低整個(gè)芯片的成本，成就了后面10多年低成本FPGA系列Spartan的一段傳奇。

　　到了2010年， XILINX 7系列發(fā)布的時(shí)候，工藝節(jié)點(diǎn)已經(jīng)走到了28nm, 這時(shí), 對(duì)一個(gè)較小小容量的FPGA來(lái)說(shuō), 裸片(Die)的成本， 已經(jīng)與封裝的成本相當(dāng)甚至更低。 這時(shí)，花掉那么多精力，專(zhuān)門(mén)為降低成本而在芯片設(shè)計(jì)上下功夫，最后die上的成本省下來(lái)幾個(gè)美分，顯然是不合算的， 還不如用同樣的結(jié)構(gòu)， 下功夫降低功耗，然后用更低成本的封裝，獲得芯片總體的低成本。

　　在這個(gè)思路下， XILINX的7系列，統(tǒng)一構(gòu)架FPGA就橫空出世了。 雖然名字變成了三個(gè)， Artix-7，Kintex-7 ， Virtex-7， 但內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，時(shí)鐘，速度，等等統(tǒng)統(tǒng)基于一個(gè)構(gòu)架，也就是基于Virtex系列的ASMBL技術(shù)構(gòu)架。 不同的僅僅是內(nèi)部功能組合，從而服務(wù)不同市場(chǎng)。

　　由于HKMG工藝的應(yīng)用，使得功耗大大降低，這樣，作為7系列中最便宜的器件， Artix-7 系列，利用低功耗的優(yōu)勢(shì)，就可以大膽地采用更低成本的小型封裝，這樣，使得櫝和珠都便宜很多，從而達(dá)到超低價(jià)格，沖擊更廣大的ASIC和ASIP市場(chǎng)。

　　而Kintex-7，由于不含有最昂貴的收發(fā)器，在目前主流的10G串行收發(fā)器上的應(yīng)用，做到了高性能，低價(jià)格。

　　當(dāng)然，Virtex-7延續(xù)了傳統(tǒng)的Virtex 系列的高貴血統(tǒng)，以業(yè)界最高速度，最高密度，繼續(xù)稱(chēng)霸高端市場(chǎng)。

　　雖然摩爾定律仍象往常一樣在繼續(xù)，但量變引起質(zhì)變， 業(yè)界的許多思維模式都需要改變。 當(dāng)摩爾定律最終終結(jié)的時(shí)候，可能業(yè)界最活躍的領(lǐng)域是封裝業(yè)。 其實(shí)，目前在手機(jī)中，大量采用了各種堆疊封裝技術(shù)，就是這個(gè)趨勢(shì)的征兆之一。

　　就像當(dāng)年XILINX發(fā)明了FPGA，發(fā)明了Fabless商業(yè)模式一樣， XILINX的統(tǒng)一構(gòu)架，再一次在恰當(dāng)?shù)臍v史轉(zhuǎn)折點(diǎn)，做了正確的事。