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Xilinx:FPGA向標準化虛擬SoC平臺演進

作者: 時間:2008-01-20 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

“ 未來的,將會采用創(chuàng)新的迭堆式封裝(SIP),即在一個封裝里放多個裸片的技術(shù),到那時,將成為一個標準的、虛擬的SoC平臺來應(yīng)用?!?/FONT>

半導(dǎo)體行業(yè)最讓人稱道的是,能把沙子做成比金子還要貴的產(chǎn)品,并且這個故事一直延續(xù)到今天。這也激發(fā)了人們的創(chuàng)新意識,并不斷展示創(chuàng)新性思維將創(chuàng)新技術(shù)和融合技術(shù)給人們帶來的奇跡。

向平臺化方向發(fā)展

一年前,EDN China記者曾采訪過Xilinx公司副總裁兼首席技術(shù)官Ivo Bolsens,當時Ivo Bolsens就表示過,目前的FPGA廠商只充當技術(shù)跟隨者的角色已不能滿足客戶的要求,而是要根據(jù)市場發(fā)展的需求,不僅在器件生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)計架構(gòu)方面不斷創(chuàng)新,還要在FPGA器件的擴展性、規(guī)模、速度、成本以及低功耗等方面都要得到進一步的提升,甚至于要超越摩爾定律的發(fā)展,這也意味著FPGA供應(yīng)商的角色發(fā)生了根本性的轉(zhuǎn)變。

前不久,當記者再次采訪Ivo Bolsens時,他指出,未來的FPGA,將會采用創(chuàng)新的迭堆式封裝(SIP),即在一個封裝里面放多個裸片的技術(shù)。例如,將存儲器、模擬混合信號電路、通用接口、傳感器、以及高壓I/O等技術(shù)集成在一起,以替代帶有硬化IP的單個大型裸片。Ivo Bolsens透露,目前,Xilinx正在和幾家廠商一起開發(fā)虛擬SoC平臺。到那時,F(xiàn)PGA就不再僅僅是一個器件,它將成為一個標準的、虛擬的SoC的平臺來應(yīng)用。

Ivo Bolsens分析道,和1999年初期相比,F(xiàn)PGA的成本降低了500倍,邏輯容量提高了200倍,功耗降低了50倍,而速度加快了40倍。預(yù)計到2010年,F(xiàn)PGA在價格上還會繼續(xù)降低5倍,容量會增大5倍,功耗會再降5倍,速度還會再增加5倍。從這個趨勢可以看到,將來FPGA的價值會越來越高。到2010年,F(xiàn)PGA的工藝技術(shù)將從65nm發(fā)展到45nm、32nm,F(xiàn)PGA 解決方案的總體成本會低于 ASIC的總體成本,F(xiàn)PGA最高密度將達到100萬邏輯單元,分等級的存儲模塊將達10 M Bytes on-chip,性能接近1 GHz,I/O 帶寬達到 terabit 級別,DSP性能實現(xiàn) 1,000 GMAC/s,嵌入式處理器性也能達到3,500 DMIPS。FPGA除了可編程邏輯以外,它還將集成更多的IP硬核。例如,最新的PCIe和高速以太網(wǎng)總線、高速串行收發(fā)器以及成百個的DSP的模塊等等。

Ivo Bolsens表示,F(xiàn)PGA技術(shù)發(fā)展趨勢,也將會給整個半導(dǎo)體行業(yè)帶來新的商業(yè)模式。他舉例說,在FPGA中實現(xiàn)一個32位的微處理器,性能可達到每秒百萬條指令,目前的價格只需要0.4美元。從價格上來說,目前 10萬門的FPGA價格也就是2美元左右。預(yù)計到2010年,50萬門的FPGA價格會在2美元左右。繼續(xù)下去,今后100萬門的FPGA價格也會降至2美元。這樣,客戶就可用FPGA來實現(xiàn)SoC,不用再擔心由于價格問題給設(shè)計帶來的挑戰(zhàn)?!八麄兛砂阎饕Ψ旁诩軜?gòu)設(shè)計、系統(tǒng)軟件設(shè)計以及系統(tǒng)驗證和差異化等核心競爭力方面,這才是我們客戶的價值所在,從而給半導(dǎo)體行業(yè)帶來一個新的演進?!?BR>

FPGA與處理器的對等關(guān)系

今年,F(xiàn)PGA與DSP之爭炒得沸沸揚揚,F(xiàn)PGA開始行使DSP的“職能”卻是不爭的事實。在這期間,大多數(shù)人還只是認為FPGA擔當?shù)母嗟氖菂f(xié)處理器的角色。

此次采訪,Ivo Bolsens亮出他的觀點, FPGA與處理器是對等關(guān)系。他指出,三網(wǎng)合一后,對計算的能力和復(fù)雜度要求越來越高。最開始第一階段是把一個處理器和FPGA用PCI連到一起滿足計算處理能力的要求。FPGA可以直接和主處理器連接,而不需要通過南北橋、總線來進行連接,而且FPGA在連接的時候還同時能夠訪問它的內(nèi)存;第二個階段是FPGA作為協(xié)處理器形式出現(xiàn);最新的第三個階段FPGA就以一個對等處理的角色出現(xiàn),也就是說FPGA可以放到CPU的插槽上面,多核處理器可仿真老處理器,這是FPGA最新的一個應(yīng)用。為什么把它叫做對等處理呢?就是說FPGA在多核系統(tǒng)里面,完全是和微處理器是一個平等的角色工作的。過去在老系統(tǒng)里面FPGA總是以從屬的方式為主系統(tǒng)服務(wù)的,而目前FPGA地位已經(jīng)上升成為平等、合作的伙伴關(guān)系。這種對等結(jié)構(gòu)是非常新的,同時也有很多技術(shù)挑戰(zhàn),所以我們需和產(chǎn)業(yè)鏈的合作伙伴一起將這件事變得容易些,使對等處理變得更易于使用,這期間有一個非常重要的因素就是要有一個非常好的軟件,用這個軟件可以直接進行優(yōu)化,實現(xiàn)目的。

FPGA的機遇

融合視頻,音頻,數(shù)據(jù)三重播放(Triple Play)業(yè)務(wù),是未來FPGA發(fā)展的最好機遇。Ivo Bolsens說,對三重播放業(yè)務(wù)的部署是目前全球廣播和電信行業(yè)的一個發(fā)展趨勢,并將成為未來5年~10年驅(qū)動創(chuàng)新的主要動力, FPGA領(lǐng)域也是如此。實現(xiàn)三重播放的技術(shù)推動力主要來自于三個方面:第一個是數(shù)字信號處理,即對數(shù)據(jù)進行處理 ;第二是包處理,也就是對數(shù)據(jù)進行傳輸;最后是高速運算,就是對數(shù)據(jù)進行分析。這三個技術(shù)使得三重播放有可能變成現(xiàn)實。在實現(xiàn)三重播放業(yè)務(wù)中FPGA擔任一個非常重要的角色。例如,對三重播放基礎(chǔ)設(shè)施的支持產(chǎn)品主要是Xilinx高端器件Virtex系列產(chǎn)品,對于終端用戶支持的主要是公司低成本和低功耗的Spartan產(chǎn)品。
Ivo Bolsens認為,設(shè)計支持三重播放業(yè)務(wù)的產(chǎn)品,從運營商到最終用戶都非常具有挑戰(zhàn)性,因為這些產(chǎn)品必須具備高性能、大容量、低功耗、低成本、上市時間短和市場生命周期長等特性,并且要能夠靈活適應(yīng)不斷演進的標準和協(xié)議。這些挑戰(zhàn)從而也使得PLD/FPGA 成為比ASIC 和ASSP更有優(yōu)勢的選擇。

Ivo Bolsens期待,當新技術(shù)不斷推出時,在每一個電子產(chǎn)品中都會有FPGA的身影。

Xilinx的發(fā)展戰(zhàn)略

針對未來FPGA的發(fā)展,Ivo Bolsens強調(diào),公司的發(fā)展戰(zhàn)略主要從三個方面演進。一是從技術(shù)層面上,把越來越多的硬核集中到FPGA里面去,讓軟/硬件可編程能融合在一起,讓人們用FPGA的感覺就像使用軟件一樣;第二是產(chǎn)品方面,致力于降低成本和提高性能。目前,Xilinx要比競爭對手提前2年~3年研發(fā)產(chǎn)品,這樣就會有降低3倍~4倍的成本優(yōu)勢優(yōu)先于對方。另外,針對便攜式的低功耗的應(yīng)用,Xilinx目前主要還是以CPLD這個產(chǎn)品線服務(wù)于低功耗和大批量的便攜式應(yīng)用市場。今后,在這個領(lǐng)域,Xilinx也會把FPGA引用到手持和電池供電的市場上去;第三個方面是在標準的產(chǎn)品上面加入更多的功能,向通用產(chǎn)品演進。在這方面,Xilinx推出了交鑰匙的解決方案(例如視頻、無線和流量管理)。在交鑰匙方案的基礎(chǔ)之上再根據(jù)市場要求,做一些市場定制的平臺,比如對汽車電子方面的專用平臺。Xilinx希望公司的產(chǎn)品線從商業(yè)化器件到非常專用的垂直市場,都能提供不同類別的解決方案。



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