引領(lǐng)28nm FPGA“智”造時代
電子業(yè)的四大趨勢
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/236326.htm隨著我國政府“十二五”規(guī)劃的逐步推行,無線通信、新能源、集成電路、醫(yī)療保健等領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新倍受關(guān)注。為實(shí)現(xiàn)由“中國制造”向“中國創(chuàng)造”和“中國智造”的轉(zhuǎn)型與升級,新趨勢對電子產(chǎn)業(yè)提出了新的要求。
賽靈思(Xilinx)公司全球總裁兼CEO(首席執(zhí)行官) Moshe Gavrielov認(rèn)為,中國市場乃至全球范圍內(nèi),有四大趨勢是推動其業(yè)務(wù)不斷增長并將長期存在的市場發(fā)展因素。
第一,永不滿足的帶寬需求。尤其是智能手機(jī)、高清視頻等應(yīng)用帶來的無線和有線通信領(lǐng)域信息流量的爆炸式增長。
第二,無處不在的連接計(jì)算需求。隨著信號處理、數(shù)據(jù)處理和基于IP的連接進(jìn)入幾乎每一個我們可以想象的電子設(shè)備中,機(jī)對機(jī)通信對連接計(jì)算的需求越來越多。
第三,持續(xù)擴(kuò)大的市場應(yīng)用海洋。數(shù)以百萬計(jì)的新的消費(fèi)者需要以低成本享受現(xiàn)代化的便利,低成本創(chuàng)新的市場因而加大。
第四,可編程勢在必行。成本因素正持續(xù)驅(qū)動著電子產(chǎn)業(yè)從ASIC/ASSP定制化及標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì),轉(zhuǎn)向前期NRE(非重復(fù)工程成本)成本可以忽略不計(jì)和風(fēng)險較低的可編程平臺。
在這個連接能力無限強(qiáng)、嵌入式應(yīng)用無限多、計(jì)算能力無限大的時代,是否有創(chuàng)新/“智”造的規(guī)律可循?
“上市時間”比“上市成本”更重要
在半導(dǎo)體業(yè),通常認(rèn)為,IC追求sooner,better,cheaper(更快、更好、更便宜)。在產(chǎn)業(yè)各個階段(上升期、成熟期和下降期),這三點(diǎn)的重要性不同。因此產(chǎn)品差異化的含義也不同。
但是作為一家“智”造公司,更快比更便宜重要。例如蘋果公司的商業(yè)模式之一是上市時間(Time to Market)比上市成本(Time to Cost)更重要。即誰先到市場,誰就有話語權(quán)。因?yàn)橄M(fèi)者已經(jīng)接受了這個概念(包括價格),因此后來者價格不容易高過前者,只能更低。
因此第一個出來,往往利潤最高。并且第一個賣家決定了這類產(chǎn)品的價格。但是過去我們的觀念是“me too”(模仿)。不斷把價格壓低,幾年下來產(chǎn)品的利潤被榨干。
究其原因,摩爾定律(圖2)告訴我們,未來18個月,集成電路(IC)將集成更多的晶體管,因此在價格上會有更便宜的IC產(chǎn)品,會有更多的功能集成在IC中。
FPGA高利潤的奧秘
摩爾定律不僅為傳統(tǒng)的IC業(yè)提出了挑戰(zhàn)(晶體管密度和性能),更帶來NRE的挑戰(zhàn)。當(dāng)IC制造的特征尺寸不斷縮小時,ASIC/ASSP(專用集成電路/專用用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品)的首次開工率在降低,取而代之的是FPGA(現(xiàn)場可編程邏輯器件)等可編程平臺的應(yīng)用。這是因?yàn)榭删幊唐脚_具有靈活性高的突出特點(diǎn),適用于廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。隨著半導(dǎo)體制程技術(shù)向28nm的演進(jìn),使FPGA的功耗和制造成本都在大幅降低,相比之下,采用先進(jìn)制程的ASIC/ASSP的成本卻在不斷提高(圖3),因此越來越多的新設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向FPGA平臺。
再轉(zhuǎn)到一個話題:當(dāng)今哪類半導(dǎo)體利潤最高?通常認(rèn)為是高性能模擬器件。但這兩年的調(diào)查令人難以置信,竟然是可以大批量制造的數(shù)字器件——FPGA(如表1)。
究其原因,EDA(電子設(shè)計(jì)自動化)工具廠商Mentor Graphics公司的董事長兼CEO(首席執(zhí)行官)Walden C. Rhines分析認(rèn)為,F(xiàn)PGA廠商的差異化做得好,因此更換FPGA供應(yīng)商的難度最大!具體來看,體現(xiàn)在產(chǎn)品的差異化、基礎(chǔ)架構(gòu)和生態(tài)環(huán)境等方面。產(chǎn)品差異化方面,F(xiàn)PGA廠商有高效的架構(gòu),具有法律約束(專利組合和版權(quán)),在每個工藝節(jié)點(diǎn)率先產(chǎn)品上市?;A(chǔ)架構(gòu)方面,不同供應(yīng)商提供自己特殊的IP組合,用戶會對某些設(shè)計(jì)架構(gòu)產(chǎn)生熟悉性和依賴性。生態(tài)環(huán)境方面,F(xiàn)PGA廠商都有專門的第三方IP開發(fā)者,獨(dú)立的應(yīng)用支持和培訓(xùn)教育體系。
既然FPGA有較高利潤,為何FPGA廠商的數(shù)量卻不多呢?賽靈思亞太區(qū)銷售及市場副總裁楊飛解釋為FPGA的門檻高:FPGA廠商和普通的IC廠商相比,軟件工程師的比例很大,例如賽靈思公司60%~70%的研發(fā)人員是從事軟件工作的。不僅用于支持芯片架構(gòu),還因?yàn)镕PGA的應(yīng)用場景多樣復(fù)雜,專家式的服務(wù)很重要。
FPGA的28nm創(chuàng)新
賽靈思的愿景是在當(dāng)今的市場發(fā)展趨勢下,為中國系統(tǒng)工程師提供一個基礎(chǔ)創(chuàng)新平臺。為此,賽靈思在四大關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域做了巨大的投入,誕生了四大關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新:
● 28nm工藝;
● SSI(堆疊硅片互聯(lián))技術(shù);
● EPP平臺(可擴(kuò)展處理平臺);
● 混合信號集成技術(shù)。
其中,28nm是所有新產(chǎn)品的制程基礎(chǔ)。
2011年10月24日,TSMC(臺灣積體電路制造股份有限公司)宣布已經(jīng)開始為客戶量產(chǎn)使用28nm工藝的晶圓,相關(guān)的客戶包括有AMD, Altera, Nvidia, Qualcomm及Xilinx等。TSMC中國區(qū)業(yè)務(wù)發(fā)展副總經(jīng)理羅鎮(zhèn)球2011年11月18日稱,其月產(chǎn)能已達(dá)12萬晶圓。
為了迎接28nm工藝時代,Xilinx早已未雨綢繆,此前于2011年3月發(fā)布了業(yè)界首款可擴(kuò)展處理平臺(EPP)—ZYNQ嵌入式處理器,同月又全球首發(fā)了28nm高性能低功耗FPGA產(chǎn)品—Kintex-7,6月發(fā)布高性能FPGA產(chǎn)品—Virtex-7。在TSMC宣布量產(chǎn)28nm晶圓的第三天—10月26日,Xilinx宣布堆疊封裝產(chǎn)品(SSI)正式量產(chǎn)。
28nm FPGA助力中國“智”造
作為“十二五”規(guī)劃的一部分,我國正努力成為一個全球性的研發(fā)中心,并努力擴(kuò)大內(nèi)需及滿足全球市場的需求。
在當(dāng)今時代,我們對芯片的要求將體現(xiàn)在以下兩個方面:平臺化,需要芯片和軟件兩部分,就像蓋房子一樣,研發(fā)人員可以用磚頭(芯片)和工程設(shè)備(開發(fā)工具)建造各種建筑;低功耗技術(shù)成為芯片設(shè)計(jì)中追求的最重要的指標(biāo),低功耗條件下的高性能需要芯片設(shè)計(jì)工程師在電路設(shè)計(jì)上精雕細(xì)琢,并且采用先進(jìn)的半導(dǎo)體制程。
賽靈思一直注重軟硬件結(jié)合的產(chǎn)品推出,2008年推出了TDP(目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺),2011年又發(fā)布了基于28nm的系列FPGA產(chǎn)品,可以說為“智”造搭建了扎實(shí)的平臺,為工程師的靈感揮灑奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
28nm工藝的優(yōu)勢
工藝挑戰(zhàn)
今年10月,TSMC(臺積電)宣布其先進(jìn)的28nm工藝逐步實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),其中包括28nm高性能工藝(28HP)、28nm低功耗工藝(28LP)、28nm高性能低功耗工藝(28HPL)、以及28nm高性能移動運(yùn)算工藝(28HPM)。在28nm方面,TSMC將同時提供高介電層/金屬柵(HKMG,High-k Metal Gate)及氮氧化硅(SiON)兩種材料選擇,與40nm工藝相較,柵密度更高、速度更快、功耗更少。之所以選擇跳過32nm,是因?yàn)楣に嚩际腔诜?wù)客戶的需求。相較于32nm,28nm的柵密度顯然高出許多。同時考慮到客戶在高性能應(yīng)用中對于速度以及無線移動通訊對于低功耗方面的要求,分別推出以HKMG柵極工藝的28HP以及延續(xù)SiON柵極介電材料的28LP,相信會給客戶帶來更多在性能、功耗及成本方面的效益。
據(jù)TSMC負(fù)責(zé)研發(fā)的資深副總裁蔣尚義博士介紹,TSMC的HKMG用于28HP中的是全新的工藝,與40nm相較在相同漏電基礎(chǔ)上有50%的速度提升,相同速度基礎(chǔ)上漏電亦有大約50%的降低。盡管HKMG的工藝成本會增加,但是TSMC在每一代的工藝都會給客戶盡可能高的性價比。TSMC的28nm HKMG比一般32nm有更高的柵密度、更快的速度、更低的功耗,同時HKMG更進(jìn)一步降低了柵極的漏電。
2010年,TSMC已為客戶的28nm FPGA提供了先進(jìn)的硅穿孔(TSV, Through Silicon Via)以及硅中介層(Silicon Interposer)的芯片驗(yàn)證(prototyping) 服務(wù)。憑借TSMC研發(fā)的TSV及與IC制造服務(wù)業(yè)者兼容的晶圓級封裝技術(shù),TSMC承諾與客戶緊密合作開發(fā)符合成本效益的2.5D/3D(2.5維/3維)集成電路系統(tǒng)整合方案。
如果用一個簡單的量化標(biāo)準(zhǔn)來衡量28nm和40nm工藝的區(qū)別的話,集成度是傳統(tǒng)40nm工藝的兩倍。通過將更多功能單元集成在單一的系統(tǒng)級芯片上,企業(yè)可以大幅降低終端產(chǎn)品成本,并且可以制造出更小、更薄的產(chǎn)品。與傳統(tǒng)的40nm工藝相比,在指定速度下,28HPL的功耗最高可以減少一半(圖4),部分設(shè)計(jì)的待機(jī)功率更可以低至30%,而速度上最高可以有將近80%的提升。
賽靈思的全新FPGA就是基于TSV技術(shù)的28nm新產(chǎn)品,賽靈思亞太區(qū)銷售及市場副總裁楊飛坦言這得益于28nm工藝技術(shù)——28nm高性能低功耗工藝(28HPL)。賽靈思推出了統(tǒng)一的Virtex架構(gòu),將整體功耗降低一半且具有高容量(200萬邏輯單元)的7系列FPGA產(chǎn)品,不僅能實(shí)現(xiàn)出色的生產(chǎn)率,解決 ASIC 和 ASSP 等其他方法開發(fā)成本過高、過于復(fù)雜且不夠靈活的問題,使 FPGA 平臺能夠滿足日益多樣化的設(shè)計(jì)群體的需求。
設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)
新工藝帶來新競爭優(yōu)勢的同時,將許多設(shè)計(jì)和制造上的挑戰(zhàn)也帶給業(yè)界,為此,要求設(shè)計(jì)者與EDA(電子設(shè)計(jì)自動化)和晶圓廠之間保持良好的合作以應(yīng)對全新的設(shè)計(jì)和制造挑戰(zhàn)。
談及SoC(系統(tǒng)級芯片)設(shè)計(jì)師在新的節(jié)點(diǎn)中將會遇到的工具和方法的轉(zhuǎn)變, Synopsys公司戰(zhàn)略聯(lián)盟總監(jiān)Kevin Kranen認(rèn)為,新節(jié)點(diǎn)面臨的挑戰(zhàn)各不相同:32nm和28nm的EDA工具需求相同,其所面臨的主要挑戰(zhàn)包括以下幾方面:
?、庇捎赟iON柵極介質(zhì)厚度過薄難以控制,在降低柵極漏電和閾值變異性方面的挑戰(zhàn);
?、苍?93nm光刻基本限值下的挑戰(zhàn);
?、秤糜趨?shù)提取的新工藝拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建模方面的挑戰(zhàn);
?、垂芾韰?shù)異變性,尤其是在簽核期間異變性的挑戰(zhàn)。
賽靈思的楊飛承認(rèn),考慮到28nm時的掩膜成本比前一代工藝更高,同時賽靈思還要為芯片增加更多的性能和功能所帶來的芯片復(fù)雜度的提升、軟件效率的提升、更多的測試流程、開發(fā)更多的解決方案(賽靈思目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺,TDP),所以賽靈思在28nm節(jié)點(diǎn)的研發(fā)投入較其他企業(yè)會更高。但是,研發(fā)的高投入是可以通過更多的市場和應(yīng)用來抵消掉。由于FPGA的可重新編程性,所以賽靈思不需要像ASIC/ASSP那樣針對細(xì)致化的市場或應(yīng)用來開發(fā)方案。因此,掩膜和研發(fā)成本就可以在許多不同的應(yīng)用和市場中攤銷掉了。最新的SSI技術(shù)(堆疊硅片互聯(lián))可以有效地幫助賽靈思實(shí)現(xiàn)大型FPGA芯片的生產(chǎn)良率,從而降低成本并開發(fā)出大型FPGA。因此相信在28nm節(jié)點(diǎn)或者更先進(jìn)的工藝上,F(xiàn)PGA是比ASIC和ASSP更具競爭優(yōu)勢的。
在降低設(shè)計(jì)總成本方面,賽靈思和Synopsys合作采取并收到明顯效果的3項(xiàng)措施如下:
?、碧峁┖细竦臉?biāo)準(zhǔn)元件、內(nèi)存和接口IP;
?、差A(yù)測試流程的優(yōu)化;
?、晨焖僭秃虵PGA。
賽靈思28nm工藝平臺產(chǎn)品家族
以Virtex為統(tǒng)一架構(gòu)基礎(chǔ),賽靈思將其28nm FPGA產(chǎn)品劃分三個系列:低端的Artix-7,中端的Kintex-7和高端的Virtex-7。相比于賽靈思之前的Virtex和Sparten兩大架構(gòu),7系列FPGA共享統(tǒng)一架構(gòu),并且采用TSMC高性能、低功耗(HPL)28nm工藝制造而成,具有優(yōu)秀的可擴(kuò)展性和高效的生產(chǎn)率,能夠在Artix-7、Kintex-7與Virtex-7 FPGA系列之間方便地進(jìn)行移植,系統(tǒng)制造商能夠?qū)Τ晒υO(shè)計(jì)方案輕松進(jìn)行擴(kuò)展,以滿足更低成本、更低功耗或更高性能的要求。
這三個系列將幫助賽靈思贏得更大的ASIC和ASSP市場份額,深入地打入從低功耗醫(yī)療設(shè)備到最高性能的有線和無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備更為廣闊的垂直市場。另外,在28nm工藝平臺之上,賽靈思還推出可擴(kuò)展處理平臺的Zynq產(chǎn)品系列,并配合相應(yīng)的ISE軟件開發(fā)環(huán)境。
三大產(chǎn)品系列
Kintex-7:低功耗及良好性價比
2011年3月,賽靈思全球第一款28nm產(chǎn)品——Kintex-7 325T FPGA發(fā)貨。
借助新的中端系列Kintex-7,賽靈思現(xiàn)在能夠?yàn)槭袌鎏峁└咝詢r比的FPGA產(chǎn)品。Kintex-7器件的性能比Artix-7 FPGA高40%,比Spartan-6快得多。Kintex-7系列器件的價格和功耗將是Virtex-6 FPGA的一半,但性能和功能等同。
Kintex-7器件特別受要求成本效益的信號處理應(yīng)用的歡迎,是實(shí)施長期演進(jìn)(LTE)無線射頻和基帶子系統(tǒng)的理想選擇。配合賽靈思近期發(fā)布的第四代部分可配置技術(shù),7系列的用戶可以進(jìn)一步降低功耗和成本,實(shí)現(xiàn)毫微微基站、微型基站和一般基站的廣泛部署。這些器件的串行連接性能、存儲性能和邏輯性能非常適合于大規(guī)模有線通信,比如把高速網(wǎng)絡(luò)帶到小區(qū)和每家每戶的10G無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)光線路終端(OLT)線卡。
此外,Kintex-7 FPGA還適用于消費(fèi)電子市場上的高清3D平板顯示器、用于新一代廣播視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)視頻協(xié)議橋、軍用航電需要的高性能圖像處理系統(tǒng)和支持多達(dá)128個高分辨率信道的超聲設(shè)備。
Virtex-7:支持下一代高帶寬系統(tǒng)
2011年6月,Virtex-7的首款產(chǎn)品Virtex-7 485T面世。
Virtex-7 FPGA專門針對需要最高性能和最高帶寬連接功能的通信系統(tǒng)進(jìn)行了精心優(yōu)化,相對前代FPGA系統(tǒng)在容量翻番的同時,實(shí)現(xiàn)了30%的系統(tǒng)性能提升和50%的功耗下降。Virtex-7 FPGA 具有200萬個邏輯單元、85Mb內(nèi)存、6.7Tb-MACS DSP吞吐量、2.8Tb/s串行帶寬以及完全集成的靈活混合信號功能,非常適用于最高性能的無線、有線、廣播基礎(chǔ)設(shè)備、航空航天與軍用系統(tǒng)、高性能計(jì)算以及ASIC原型設(shè)計(jì)與仿真應(yīng)用領(lǐng)域。
Virtex-7系列由T、XT和HT器件組成,可滿足不同的市場需求。
Artix-7:低功耗和低成本
Artix-7預(yù)計(jì)2012年上半年面市。新系列Artix是英文arctic(北極)的諧音,象征著該產(chǎn)品將有極低功耗(熱量)。
作為入門級產(chǎn)品,新Artix-7系列具有最低的絕對功耗和成本,并采用小尺寸封裝,密度為20,000到355,000邏輯單元。該器件的價格比Spartan-6 FPGA低35%,速度快30%,功耗低50%。從Spartan-6 FPGA轉(zhuǎn)移到Artix-7器件,設(shè)計(jì)人員可以實(shí)現(xiàn)將靜態(tài)功耗降低85%并將動態(tài)功耗降低35%。
Zynq:可擴(kuò)展處理平臺
賽靈思2011年3月推出了全球第一個可擴(kuò)展處理平臺Zynq系列,為嵌入式領(lǐng)域注入了一股新鮮血液,徹底打破了傳統(tǒng)嵌入式處理器的性能瓶頸。
Zynq-7000產(chǎn)品系列,集基于ARM Cortex-A9 MPCore處理器的完整片上系統(tǒng)(SoC)和集成28nm可編程邏輯為一體,專為要求高處理性能的嵌入式系統(tǒng)而構(gòu)建,其目標(biāo)市場包括汽車駕駛員輔助、智能視頻監(jiān)控、工業(yè)自動化、航空航天與軍用、廣播以及新一代無線應(yīng)用等。
ISE 13提升效率
當(dāng)今芯片的架構(gòu)設(shè)計(jì)/平臺成為必然,包括芯片和軟件兩部分,軟硬結(jié)合是架構(gòu)設(shè)計(jì)最主要的特征。因此,7系列的推出也伴隨著軟件開發(fā)環(huán)境的創(chuàng)新。
賽靈思ISE Design Suite 13設(shè)計(jì)套件,專門針對最新28nm 7系列FPGA,ISE 13致力于讓客戶最大限度地利用有限的時間和設(shè)計(jì)資源實(shí)現(xiàn)最大的生產(chǎn)力。
ISE 13在CORE Generator系統(tǒng)中提供了AXI(Advance extensible Interface,先進(jìn)的可擴(kuò)展接口)互聯(lián)支持,以構(gòu)建性能更高的點(diǎn)對點(diǎn)架構(gòu)。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)如果構(gòu)建了自己的符合AXI協(xié)議的IP(知識產(chǎn)權(quán)),那么就能利用可選的AXI BFM(總線功能模型)驗(yàn)證IP仿真AXI互聯(lián)協(xié)議,從而可輕松確保所有接口處理都能正確運(yùn)行。賽靈思ISE 13還為設(shè)計(jì)人員帶來了強(qiáng)大的PlanAhead設(shè)計(jì)環(huán)境和分析工具。
堆疊硅片互聯(lián):FPGA邁向3D
超越摩爾定律
長期以來,摩爾定律因其驚人的準(zhǔn)確性,成為半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展的準(zhǔn)則和軌跡。但是,單單依靠摩爾定律,可控的功耗和代工廠良率無法滿足市場對資源無止境的需求。為此,賽靈思找到了一個新的思路—堆疊硅片互聯(lián)(SSI)技術(shù),加上與伙伴合作的技術(shù)/工藝,使賽靈思成為挑戰(zhàn)3D(三維封裝)FPGA的先鋒,可以為市場推出一種能夠應(yīng)對當(dāng)下挑戰(zhàn)的可行的可編程解決方案。
2011年10月,賽靈思橫空出世了堪稱世界最大容量FPGA—Virtex-7 XC7V2000T,為業(yè)界首批堆疊硅片架構(gòu)的FPGA產(chǎn)品,其包含68億個晶體管,共200萬個邏輯單元(相當(dāng)于2000萬個ASIC門)。據(jù)賽靈思公司全球高級副總裁、亞太區(qū)執(zhí)行總裁湯立人介紹,Virtex-7 XC7V2000T不僅僅是晶體管數(shù)最大的FPGA產(chǎn)品,同時也是截至目前半導(dǎo)體歷史上集成晶體管數(shù)最多的單個IC—這不僅僅是摩爾定律的延續(xù),更是對摩爾定律的超越。
因此,3D FPGA有望在一些領(lǐng)域內(nèi)逐步取代ASIC和ASSP。湯立人稱,Virtex-7 2000T FPGA標(biāo)志著賽靈思創(chuàng)新和行業(yè)協(xié)作史上的一個重大里程碑。對于客戶而言,其重大意義在于如果沒有SSI技術(shù),至少要等演進(jìn)到下一代工藝技術(shù),才有可能在單個FPGA中實(shí)現(xiàn)如此大的晶體管容量。現(xiàn)在,有了Virtex-7 2000T FPGA,客戶能立即為現(xiàn)有設(shè)計(jì)增添新的功能,不必采用ASIC,單個FPGA解決方案就能達(dá)到3~5個FPGA解決方案的功能,因而可大幅降低成本。或者現(xiàn)在就可以開始采用賽靈思的最大容量FPGA進(jìn)行原型設(shè)計(jì)和構(gòu)建系統(tǒng)仿真器。這和通常的更新?lián)Q代速度相比,至少可以提前一年時間。
SSI技術(shù)
新的SSI技術(shù)使賽靈思能夠?yàn)楫?dāng)代工藝技術(shù)帶來下一代的高密度性能,有望改善容量和集成度,節(jié)約PCB(印制電路板)板級空間,進(jìn)一步提高產(chǎn)量。Virtex-7 XC7V2000T主要架構(gòu)如圖6所示。
1. FPGA核心
最上層為FPGA核心層,采用4個含50萬邏輯單元的28nm FPGA核心(切片)肩并肩排布,而非采用2個含100萬邏輯單元的或單個200萬邏輯單元的FPGA核心。原因在于當(dāng)IC的規(guī)模和復(fù)雜度不斷提升的同時,其良品率將受到一定程度的影響。此種設(shè)計(jì)能在保證良品率的同時,提高邏輯單元數(shù)目。
2. 微凸塊
微凸塊并非直接連接于封裝,而是互聯(lián)到SSI技術(shù)最關(guān)鍵的部分——無源硅中介層,進(jìn)而連接到相鄰的芯片。這種設(shè)置方法能夠避免微凸塊受到靜電放電的影響,從而帶來巨大優(yōu)勢。通過芯片彼此相鄰,并連接至球形柵格陣列,該器件避免了采用單純的垂直硅片堆疊方法出現(xiàn)的熱通量、信號完整性和設(shè)計(jì)工具流問題。
3. 硅中介層
SSI技術(shù)設(shè)置了一個65nm工藝的無源硅中介層,其本質(zhì)類似于IC內(nèi)部的互連線,在芯片外部實(shí)現(xiàn)了芯片間的直接互聯(lián)。這樣解決了傳統(tǒng)方式所帶來的問題,將單位功耗芯片間連接帶寬提升了100倍以上,時延減至五分之一,也不會占用任何高速串行或并行I/O資源。而且,硅片中的芯片連接數(shù)量大大超過系統(tǒng)級封裝。而且這種方法的最大優(yōu)勢還在于節(jié)能性。通過SSI技術(shù)連接芯片,其功耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于通過大線跡、封裝或電路板連接的方式。
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