賽靈思創(chuàng )新出新招，16nm產(chǎn)品細節首度揭秘

賽靈思(Xilinx)在產(chǎn)品升級換代方面可謂是制定了業(yè)界最為激進(jìn)，但又卻最有條不紊的計劃：2013年7月，投片首款20nm All Programmable器件，并發(fā)布第一個(gè)ASIC級可編程架構UltraScale；半年之后，首批基于該架構的20nm UltraScale器件正式發(fā)貨；再加上2014年連續推出的“軟”定義網(wǎng)絡(luò )(SDN)和為FPGA進(jìn)軍數據中心掃清障礙推出的SDAccel解決方案，Xilinx從單純FPGA芯片供應商向系統級解決方案供應商轉變的意圖十分明顯。

 

日前，憑借新型存儲器、3D-on-3D和多處理SoC(MPSoC)技術(shù)，賽靈思再次將16nm FPGA器件從“傳說(shuō)”變?yōu)榱?ldquo;現實(shí)”。全新的16nm UltraScale+ FPGA系列包括Kintex UltraScale+ FPGA和Virtex UltraScale+ FPGA以及3D IC系列，而Zynq UltraScale+系列則包含業(yè)界首款全可編程MPSoC。

 

根據賽靈思給出的供貨時(shí)間表，首個(gè)16nm UltraScale+ FPGA產(chǎn)品流片和設計工具的早期試用版本預計將于2015年第二季度推出，首款發(fā)貨預計在2015年第四季度。

 

Xilinx全球高級副總裁湯立人

“憑借這些新的產(chǎn)品組合，賽靈思將完全能夠滿(mǎn)足各種下一代應用需求，包括LTE Advanced、早期5G無(wú)線(xiàn)、Tb級有線(xiàn)通信、汽車(chē)駕駛員輔助系統、以及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應用等。”Xilinx全球高級副總裁湯立人(Vincent Tong)說(shuō)。

 

 

賽靈思官方新聞通稿中的這句話(huà)引人關(guān)注，也就是說(shuō)，盡管新UltraScale+ FPGA系列眾望所歸的采用了臺積電16FF+ FinFET 3D晶體管技術(shù)，但這仍不足以提供高出28nm器件2-5倍的系統級性能。那么問(wèn)題來(lái)了，除了工藝節點(diǎn)移植帶來(lái)的性能提升，賽靈思到底還使用了哪些大招？

 

存儲器增強型可編程器件：通過(guò)對SRAM集成的支持，UltraRAM解決了影響FPGA和SoC系統性能和功耗的最大瓶頸之一。利用這項新技術(shù)能創(chuàng )建用于多種不同應用場(chǎng)景的片上存儲器，包括深度數據包和視頻緩沖，實(shí)現可預見(jiàn)的時(shí)延和性能。設計人員通過(guò)緊密集成大量嵌入式存儲器與相關(guān)處理引擎，不僅能實(shí)現更高的系統性能功耗比，并可降低材料清單（BOM）成本。UltraRAM提供多種配置，容量最大可擴展至432 Mb。

 

最新存儲器技術(shù)UltraRAM

SmartConnect技術(shù)：SmartConnect是一種新的創(chuàng )新型FPGA互聯(lián)優(yōu)化技術(shù)，通過(guò)智能系統級互聯(lián)優(yōu)化，可額外提供20%到30%的性能、面積和功耗優(yōu)勢。而UltraScale架構通過(guò)重新架構布線(xiàn)、時(shí)鐘和邏輯結構能夠解決芯片級的互聯(lián)瓶頸，SmartConnect則通過(guò)應用互聯(lián)拓撲優(yōu)化滿(mǎn)足特定設計的吞吐量和時(shí)延要求，同時(shí)縮小互聯(lián)邏輯面積。

 

智能互聯(lián)技術(shù)

業(yè)界首項3D- on-3D技術(shù)：高端UltraScale+ 系列集合了3D晶體管和賽靈思第三代3D IC的組合功耗優(yōu)勢。正如FinFET相比平面晶體管實(shí)現性能功耗比非線(xiàn)性提升一樣，3D IC相比單個(gè)器件實(shí)現系統集成度和單位功耗帶寬的非線(xiàn)性提升。

 

新器件更多功能，“丑小鴨”變“白天鵝”

 

異構多處理技術(shù)：全新Zynq UltraScale+ MPSoC相對此前解決方案可將系統級性能功耗比提升約5倍，位于處理子系統中心的是64位四核ARM Cortex-A53處理器，能實(shí)現硬件虛擬化和非對稱(chēng)處理，并全面支持ARM TrustZone。

 

處理子系統還包括支持確定性操作（deterministic operation）的雙核ARM Cortex-R5實(shí)時(shí)處理器，從而可確保實(shí)時(shí)響應、高吞吐量和低時(shí)延，實(shí)現最高級別的安全性和可靠性。單獨的安全單元可實(shí)現軍事級的安全解決方案，諸如安全啟動(dòng)、密鑰與庫管理和防破壞功能等，這些都是設備間通信以及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用的標準需求。

 

為實(shí)現完整的圖形加速和視頻壓縮/解壓縮功能，新器件集成了ARM Mali-400MP專(zhuān)用圖形處理器和H.265視頻編解碼器單元，同時(shí)還支持Displayport、MIPI和HDMI。最后，該新器件還添加了專(zhuān)用平臺和電源管理單元（PMU），其可支持系統監控、系統管理以及每個(gè)處理引擎的動(dòng)態(tài)電源門(mén)控。