借力英特爾22nm 3D工藝，Achronix FPGA瞄準中國高端通信應用

英特爾在4月23日正式發(fā)布Ivy Bridge處理器。Ivy Bridge是英特爾首款22nm工藝處理器，采用革命性的三柵極3D晶體管工藝制造。緊隨其后，美國FPGA廠(chǎng)商Achronix在次日宣布發(fā)布全球首款22nm工藝制造的全新Speedster22i系列FPGA產(chǎn)品。

 

英特爾從傳出要開(kāi)始最新工藝代工業(yè)務(wù)以來(lái)，業(yè)內一直很好奇。悄無(wú)聲息之間，英特爾的代工業(yè)務(wù)正在壯大起來(lái)。目前已經(jīng)有至少三家廠(chǎng)商采用其22nm新工藝：FPGA廠(chǎng)商Archronix、Tabula以及流處理器廠(chǎng)商Netronome。此次Archronix發(fā)布的最新FPGA產(chǎn)品從晶圓制造、IP、封裝、測試都由英特爾包辦，讓人對二者關(guān)系浮想聯(lián)翩。Archronix公司CEO Robert Blake先生對此疑問(wèn)的回答是：二者是密切的合作伙伴，不便透露更多細節。

 

Archronix公司CEO Robert Blake

 

此次Archronix發(fā)布的Speedster22i包括HD(高容量)和HP(高性能)兩個(gè)產(chǎn)品系列，主要面向高端通信和測試應用。二者享有相同的硬核IP和IO架構，不同之處在于，HD系列采用與大多數FPGA廠(chǎng)商一樣的同步技術(shù)，適用于高端通信、光網(wǎng)絡(luò )領(lǐng)域；HP系列采用專(zhuān)有技術(shù)的異步技術(shù)，適用于需要強大運算處理能力的高端市場(chǎng)。

 

HD系列FPGA是一系列基于同步的FPGA產(chǎn)品，它們將密度最高的FPGA與最低的功耗結合在一起。在HD系列中有四個(gè)成員，其中最大的器件擁有170萬(wàn)個(gè)有效的查找表和144Mb嵌入式RAM。此外，還帶有最多可達16個(gè)28Gbps的高速收發(fā)器(SerDes)、64個(gè)12.75Gbps的SerDes和960個(gè)通用2.133Gbps的I/O，HD系列提供了業(yè)界最高的I/O帶寬，這是高端交換機和橋接應用的關(guān)鍵。HD1000的工程樣片預計今年三季度可發(fā)貨。

 

HP系列FPGA產(chǎn)品利用了Achronix擁有專(zhuān)利的picoPIPE自定時(shí)鐘體系結構，且可運行在高達1.5GHz的主頻上，比基于同步的FPGA快3到4倍。Speedster22i HP FPGA產(chǎn)品專(zhuān)為前饋數據流和DSP應用獲得最大性能而設計。HP系列有兩款產(chǎn)品，其中最大的器件擁有25萬(wàn)個(gè)查找表和64Mb的嵌入式RAM 。HP的工程樣片預計在明年一季度供貨。

 

Archronix FPGA三大策略性?xún)?yōu)勢

 

目前FPGA設計人員面臨的首要挑戰就是如何滿(mǎn)足功耗要求，制造工藝從65nm到40nm，再發(fā)展到28nm，器件密度和性能提升緩慢，而(靜態(tài)和動(dòng)態(tài))功耗增長(cháng)很快，業(yè)內對降低功耗的吁求很高。

 

而英特爾最新的22nm工藝相比28nm工藝，就單個(gè)晶體管而言，性能可提升接近40%，功耗降低50%。Archronix公司CEO Robert Blake先生表示：“通過(guò)采用英特爾最新22nm工藝，同時(shí)結合Archronix在內核結構和嵌入式硬IP方面的技術(shù)，可以做到產(chǎn)品只有市場(chǎng)競爭類(lèi)產(chǎn)品一半的功耗和一半的成本，同時(shí)配合設計工具和軟件，可以幫助開(kāi)發(fā)人員將產(chǎn)品快速推向市場(chǎng)。”

 

采用最新工藝降低功耗成本是其優(yōu)勢之一，優(yōu)勢二是針對特定領(lǐng)域推出目標應用FPGA產(chǎn)品。大多數典型的FPGA產(chǎn)品主要針對通用市場(chǎng)，性能高，可編程性強，同樣價(jià)格也不便宜。而針對具體應用領(lǐng)域的ASSP、ASIC產(chǎn)品，雖然價(jià)格相對便宜，但功能單一，編程能力不強。

 

Archronix的FPGA產(chǎn)品就是針對這二者之間的特定領(lǐng)域，相對于通用FPGA，Speedster22i內置嵌入式硬核IP，包括完整的I/O協(xié)議棧，可用于10/40/100G、Interlaken、PCI Express gen1/2/3和用于2.133Gbps DDR3的內存控制器。在其它的FPGA中，這些功能都由可編程陣列來(lái)實(shí)現，而且嵌入式硬核IP消耗的功率比在通用FPGA的可編程結構中執行相同功能要少90%；相對于A(yíng)SSP、ASIC產(chǎn)品，Speedster22i擁有可編程能力，設計人員根據需要增加不同的功能。更重要的是通過(guò)這些嵌入式硬核IP消除了采購、集成和測試這些功能相應的軟核IP成本。

 

在談到特定應用市場(chǎng)，Archronix公司CEO Robert Blake表示：“到2014年，全球高端FPGA市場(chǎng)規模至少達到30億美元，ASSP和ASIC市場(chǎng)規模在110億美元左右，市場(chǎng)對高端FPGA需求非?？捎^(guān)，尤其是中國市場(chǎng)表現搶眼。” 他還表示中國現已成為全球最大的高端FPGA市場(chǎng)，市場(chǎng)規模已經(jīng)超過(guò)日本、歐洲。而Archronix公司專(zhuān)注的市場(chǎng)主要是高端通信市場(chǎng)。

 

優(yōu)勢三是提供最好的硬IP技術(shù)和設計工具。前面已經(jīng)提到，針對特定應用市場(chǎng)，內置一些嵌入式硬核IP：Ethernet MAC、100G Interlaken、PCI Express、DDR3控制器。而傳統FPGA產(chǎn)品需要通過(guò)編程實(shí)現，使時(shí)序收斂具有挑戰性并要求占用可編程陣列中高達50萬(wàn)個(gè)的等效查找表(LUT)。這給傳統的FPGA設計增加了大量的成本和功耗，而在Speedster FPGA產(chǎn)品中它們都是基本的連接。

 

同時(shí)，Achronix可提供成熟的軟件設計支持。HD和HP兩個(gè)系列都能提供易于使用的ACE設計軟件4.2版本支持，該軟件現已可供貨。ACE是一款構建在業(yè)界標準的Eclipse平臺開(kāi)源平臺上的FPGA設計工具，使ACE對曾經(jīng)使用過(guò)構建于Eclipse平臺的其它任何設計工具的工程師都簡(jiǎn)單易學(xué)。目前已經(jīng)有超過(guò)500個(gè)授權方使用，并支持Windows和Linux兩個(gè)版本。