走馬游硅谷 觀花看技術(shù)（上）

作者:山水

　　參加2007年AsiaPress TourⅡ的最大感受之一就是高端技術(shù)的平民化。這一周正直感恩節(jié)和圣誕節(jié)之間，硅谷地區(qū)的消費(fèi)電子市場(chǎng)異?；鸨Ｍ瑯邮沁@一周，記者接觸了6、7家不同領(lǐng)域的半導(dǎo)體和電子技術(shù)公司，也發(fā)現(xiàn)他們的共通之處——推進(jìn)早先應(yīng)用在軍事、電信網(wǎng)絡(luò)或是專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)走向普通的消費(fèi)者。

AMD的嵌入式攻略和HyperTransport動(dòng)態(tài)

　　AMD和英特爾的鏖戰(zhàn)已經(jīng)不在局限在PC市場(chǎng)， AMD和英特爾紛紛加大了自己在嵌入式產(chǎn)品方面的投入。隨著處理器市場(chǎng)由原來的單核向多核轉(zhuǎn)移，英特爾和AMD也在尋找著傳統(tǒng)PC市場(chǎng)之外的其它發(fā)展空間。從2003年AMD推出Geode NX 1500@8W和Geode NX1750@14W 2款用于嵌入式系統(tǒng)的處理器到現(xiàn)在，到最近推出的面向高端應(yīng)用的Athlon 64 2000+、2600+和3100+三款64位處理器，AMD的產(chǎn)品已經(jīng)覆蓋了消費(fèi)電子、單板計(jì)算、通信基礎(chǔ)架構(gòu)和高端SAN等大范圍應(yīng)用。

　　AMD嵌入式計(jì)算解決方案部門總監(jiān) Buddy Broeker接受記者采訪時(shí)介紹說，傳統(tǒng)的x86架構(gòu)采用的是已經(jīng)有20年歷史的前端總線（Front-side Bus），CPU、內(nèi)存和I/O共享一個(gè)總線，已經(jīng)成為性能突破的障礙。AMD64技術(shù)采用了直接連接架構(gòu)（Direct Connect Architecture）增加系統(tǒng)要求接口（System Request Interface）和 縱橫交換（Crossbar Switch），從而消除傳統(tǒng)FSB架構(gòu)的瓶頸，并且借助HyperTransport增加傳輸帶寬和降低延遲。

　　除了性能的加強(qiáng)，AMD64處理器的功耗也在不斷走低。基于AMD64技術(shù)的Geode LX800在500MHz工作模式下功耗降低到0.9W，Geode LX900在500MHz的工作模式下功耗是1.5W，而最新推出的Athlon 64 2000+的功耗為8W。高性能處理器Turion、 Athlon 和 Opteron系列在移動(dòng)計(jì)算、惡劣環(huán)境下的工業(yè)計(jì)算機(jī)、信息終端、娛樂、醫(yī)療設(shè)備、安全應(yīng)用以及電信硬件產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。功耗更低的Geode系列更多地應(yīng)用在汽車與交通、數(shù)據(jù)采集、娛樂設(shè)施、衛(wèi)星通信、國(guó)防與航天等領(lǐng)域。

　
AMD嵌入式計(jì)算解決方案部門總監(jiān) Buddy Broeker

HyperTransport助力HPC

　　HPC（High Performance Computing高性能運(yùn)算）應(yīng)用延伸會(huì)帶來什么變化？“以前PC做的事情，以后將由HPC來完成。”這是HyperTransport 聯(lián)盟總經(jīng)理Mario Cavalli的回答，“而低功耗、無需定制（Off-the-Shelf）且高性能的技術(shù)是HPC應(yīng)用擴(kuò)展的推動(dòng)力?！?

　
Hypertransport聯(lián)盟總經(jīng)理Mario Cavalli

　　HyperTransport是HPC發(fā)展的推動(dòng)力之一。在2007年里，HyperTransport 聯(lián)盟的會(huì)員已經(jīng)擴(kuò)張到66個(gè)，新加入的有HP，Cadence和Lattice等18家公司，有5800萬支持HPT的產(chǎn)品面市。采用HyperTransport的產(chǎn)品應(yīng)經(jīng)覆蓋到嵌入式應(yīng)用、個(gè)人計(jì)算、PC游戲、工作站和服務(wù)器以及超級(jí)計(jì)算機(jī)5大類的市場(chǎng)。據(jù)InStat的統(tǒng)計(jì)，HPT 2007年在超級(jí)服務(wù)器、超級(jí)計(jì)算機(jī)和邊緣路由（Edge Router）三大應(yīng)用增長(zhǎng)最快，這三個(gè)領(lǐng)域同樣也是目前采用HPT最多的市場(chǎng)。

　　據(jù)Mario介紹，HyperTransport在2007年的拓展非常成功，從CPU、芯片組、到IP和測(cè)試設(shè)備都有新的產(chǎn)品陸續(xù)推出。這其中包括，AMD的用于臺(tái)式機(jī)的3核和4核Phenom和用于筆記本電腦的雙核Griffin CPU。除了AMD ，nVidia 和SiS也推出支持HyperTransport的芯片組。IP 核方面，今年有GDA科技 的HOST、 Tunnel和 Cave三部分的IP 核，以及Cadence 90nm 和65nm 的模擬HT3 PHY。Verigy、Agilent科技、Credence和Advantest也推出HyperTransport的邏輯分析儀和協(xié)議測(cè)量?jī)x。

　　值得一提是，HyperTransport正在得到為計(jì)算密集型的應(yīng)用設(shè)計(jì)得協(xié)處理器的青睞，從事可變成協(xié)處理器開發(fā)的DRC計(jì)算機(jī)公司的CEO Larry Laruich告訴記者：“協(xié)處理器正在成為一種潮流，2007年Gray、HP 、IBM 、SGI和 SUN都陸續(xù)推出加速平臺(tái)，多核處理器，RPU和GPU已經(jīng)成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?！?對(duì)于HPC程序員，HyperTransport提供的低延遲和高帶寬連接，再配合用于FPGA的軟件標(biāo)稱環(huán)境，可以幫助他們把FPGA當(dāng)作高性能的行協(xié)處理器，而且不需在功耗、體積和成本上做太多的妥協(xié)。

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圖  DRC的金融解決方案平臺(tái)

從SDI到HDMI，Gennum專注高速多媒體接口

　　創(chuàng)辦于1973年Gennum公司雖然也涉足10G以太網(wǎng)的收發(fā)器市場(chǎng)，并且提供PCIe的IP給IDT和ATI這樣的客戶，但是更多的認(rèn)可卻是來自專業(yè)視頻和廣播電視領(lǐng)域。Gennum公司是SMPTE（動(dòng)畫和電視工程師協(xié)會(huì)）的重要成員，其用于廣播電視傳輸?shù)拇泻徒獯桨赴ǎ篠DI 均衡器、時(shí)鐘恢復(fù)器(Reclocker) 電纜驅(qū)動(dòng)器 串并-并串轉(zhuǎn)換器(SerDes)，已經(jīng)得到Sony、NEC、THOMSON 和Toshiba等專業(yè)廣播設(shè)備供應(yīng)商的應(yīng)用。

　　目前使用的HD SDI的1.485Gbps速率已經(jīng)不足以滿足新型的視頻應(yīng)用要求。Gennum公司模擬和混合信號(hào)部門高級(jí)副總裁兼總經(jīng)理 Martin Rofheart博士在接收記者采訪時(shí)表示， 2006年末SMPTE批準(zhǔn)了新的3Gb/s SDI標(biāo)準(zhǔn)SMPTE-424M。這個(gè)第三代串行鏈接標(biāo)準(zhǔn)有望把高端影視環(huán)境中現(xiàn)有的HDTV傳輸速率翻倍。為了滿足視頻播放設(shè)備客戶的需求，Gennum最近推出了一款3Gb/s光學(xué)模組，包括GO2922 3Gb/s雙發(fā)送器和GO2920 3Gb/s雙接收器，采用SFP (small form pluggable)封裝。 “通過單個(gè)串行鏈接傳輸1080p50/60，HD 4:4:4和HD 12位視頻格式是減少成本，功耗和體積的關(guān)鍵一步?！?Martin表示。

　　SDI在短距離內(nèi)傳輸未經(jīng)壓縮的數(shù)字視頻信號(hào)，這和用在消費(fèi)電子終端產(chǎn)品中HDMI接口類似。HDMI傳輸未經(jīng)壓縮的視頻信號(hào)，但也同樣受制于電纜的長(zhǎng)度。據(jù)國(guó)外專業(yè)網(wǎng)站的測(cè)試，15米的距離下，高質(zhì)量的HDMI線纜可以較好的完成720p或1080i信號(hào)的任務(wù)，但一旦使用1080p，由于較高的數(shù)據(jù)量，畫面?zhèn)鬏斠呀?jīng)開始出現(xiàn)問題。更糟糕的是，最新的HDMI 1.3標(biāo)準(zhǔn)增加了色深，再一次增加了數(shù)據(jù)量，使問題再一次加重。

　　對(duì)長(zhǎng)距離HDM電纜的應(yīng)用需要使用增幅器(booster amplifiers)或者擴(kuò)展器(extenders)，增加用戶的成本負(fù)擔(dān)。Gennum希望利用SDI的技術(shù)積累和在模擬混合信號(hào)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，能夠幫助HDMI電纜供應(yīng)商延長(zhǎng)電纜的長(zhǎng)度的同時(shí)，保證傳輸效果。Gennum把這種在信號(hào)源和接收端分別增加一個(gè)發(fā)送器和接收器的方法稱作“ActivConnect”。Martin介紹說，ActivConnect通過一個(gè)有源集成電纜方案能夠滿足最遠(yuǎn)100米的全帶寬傳輸，支持包括HDCP（High-Bandwidth Digital Content Protection）在內(nèi)的所有HDMI 1.3功能，并且兼容單/雙重鏈結(jié)（single and dual-link）DVI接口。

　　ActivConnect目前已經(jīng)應(yīng)用在美國(guó)百通（Belden） 的HD5000 系列HDMI 電纜中。此外，從事音/視頻系統(tǒng)擴(kuò)展方案的格芬（Gefen）公司也在VGA 到HDMI擴(kuò)展器中采用該技術(shù)。

　　展望ActiveConnect的未來市場(chǎng)，Martin表示Gennum更加看重亞洲地區(qū)。他分析說，在消費(fèi)電子領(lǐng)域，中國(guó)和臺(tái)灣地區(qū)的電纜制造商是未來發(fā)展的主力軍，代表了90%的市場(chǎng)機(jī)遇，同樣的情況還將發(fā)生在PC市場(chǎng)，即便是在企業(yè)和網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)ActiveConnect也同樣能在亞洲地區(qū)找到商機(jī)。

　
圖  ActivConnect延長(zhǎng)HDMI電纜長(zhǎng)度

　
圖  ActivConnect的Demo
　　　　　
結(jié)構(gòu)ASIC得到處理器核IP支持

　　2007年11月26日，結(jié)構(gòu)ASIC的倡導(dǎo)者eASIC和Tensilica公司共同宣布達(dá)成合作協(xié)議，eASIC將在其免掩膜費(fèi)和無訂貨量限制的Nextreme系列產(chǎn)品中免費(fèi)向客戶提供Tensilica的標(biāo)準(zhǔn)鉆石微處理器以及DSP內(nèi)核，雙方并未透露具體的授權(quán)費(fèi)用。

　　eASIC公司CEO Ronnie Vasishta在接受記者采訪時(shí)表示，自從2000年前后的網(wǎng)絡(luò)泡沫之后，來自新興公司的芯片設(shè)計(jì)數(shù)量急劇減少，主要原因是由于成本因素。一方面小公司沒有足夠的財(cái)力去支持這些設(shè)計(jì)，從另一方面看，即使是實(shí)力雄厚的大公司設(shè)計(jì)數(shù)量也在減少。這種高成本設(shè)計(jì)正在阻礙產(chǎn)業(yè)中的技術(shù)創(chuàng)新。

　　結(jié)構(gòu)ASIC的靈活性正好可以彌補(bǔ)當(dāng)前占市場(chǎng)主流的ASIC和FPGA所難兼顧的市場(chǎng)需求。eASIC的技術(shù)Nextreme獨(dú)特之處在于采用混合定制方法。設(shè)計(jì)邏輯采用基于SRAM的可編程查尋表LUT，如同F(xiàn)PGA，在上電之后通過比特流來定制。另一方面，連線路由是在工廠里面通過單一過孔層來定制。這種單一過孔層可以不需要昂貴的掩模生產(chǎn)，而采用直接寫e光束（Direct-Write eBeam）來實(shí)現(xiàn)。大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)候，也可以采用單層掩模。其他ASIC技術(shù)和FPGA在實(shí)現(xiàn)邏輯單元編程和布線路由時(shí)要么都采用掩模，要么都采用LUT。

　　eASIC的Nextreme象FPGA那樣用比特流編程邏輯單元，象標(biāo)準(zhǔn)單元技術(shù)那樣用金屬連接實(shí)現(xiàn)布線路由。因此，獲得了雙方的長(zhǎng)處：類似FPGA的低開發(fā)成本，短制作周期，靈活性；類似標(biāo)準(zhǔn)單元ASIC的高密度、高性能和低單價(jià)。

　　Tensilica的處理器提供了多種選擇，從低功耗、小體積的32位控制器，到高性能的DSP，甚至是多功能音頻處理器。近日發(fā)布的第二代鉆石系列處理器提供更多新特性，包括增加的乘法和除法運(yùn)算單元、對(duì)硬件進(jìn)行優(yōu)化以降低30%的存儲(chǔ)器功耗以及可選的基于AXI的AMBA總線轉(zhuǎn)接橋。

　　結(jié)構(gòu)ASIC正在得到處理器IP公司的青睞。在和Tensilica合作之前，eASIC已經(jīng)在Nextreme 90nm系列產(chǎn)品中應(yīng)用了ARM926EJ處理器。在當(dāng)時(shí)雙發(fā)的協(xié)議聲明中表示，這次合作是首次將32 位處理器內(nèi)核應(yīng)用在可配置結(jié)構(gòu)上。

　
  圖  eASIC的Nextreme結(jié)構(gòu)圖