28nm FPGA将走向量产，哪些电子产品会改变？

28nm FPGA市场的培育年，Xilinx与Altera两大FPGA厂商均推出相关的工程样片，并进行了持续一年多的有关性能、工艺的口水战。预计明年上半年这些28nm FPGA样片的量产产品就会出来，谁将获胜？谁的市场份额更大？均会揭晓。不过，我们更关心的是这些 28nm的FPGA将为我们的电子产品带来什么改变？哪些市场会首先尝试这些最先进的FPGA芯片。

28nm FPGA带来的巨大性能提升


今年3月，赛灵思声称推出全球半导体领域第一款28nm产品——kintex-7 325T，这是该公司28nm系列中的中端产品。紧接着6月份，赛灵思推出第二个28nm产品，也是该公司28nm系列的高端产品Virtex-7，并声称“实现前所未有的连接功能、DSP处理能力和逻辑密度水平。”


差不多的时间，Altera也宣布了其28nm FPGA的三大产品：Stratix V，Arria V和Cyclone V。


那么，这些采用最昂贵工艺的28nmFPGA在性能上的突破是否“物有所值”？“根据我们在客户中进行的调研，28nm时代， 客户呼声最高的是功耗。所以赛灵思28nm产品把功耗放在了研发的首要位置。通过一系列的创新， 赛灵思在28nm产品上实现了功耗减半， 性能加倍，成本也减半的重大突破。这些创新技术在未来几年内将颠覆我们现有的系统设计模式。”赛灵思公司亚太区销售及市场总监张宇清表示。因而，功耗成为这两家FPGA巨头竞争的重要指标，而工艺又是功耗指标的基础。


“两年前，赛灵思开始和TSMC展开合作，共同开发HPL工艺，我们称之为28nm高性能低功耗工艺。HPL工艺的好处在于它可以降低静态功耗，而不必在性能方面做出妥协。因此，赛灵思28nm产品线全部采用了28nmHPL工艺技术，并且比28nm HP技术有更低的静态功耗。如果在相同运行速度下，HPL工艺的静态功耗甚至比28nm LP工艺技术的还低。根据业界相关报道，在量产方面，28nm HPL技术也具有更低的风险性，因为它使用的不是SiGe拉伸，这种技术量产的时候情况很复杂。所以许多著名的客户加入28nm HPL阵营也并不令人吃惊。”张宇清阐述其采用的HPL工艺时，一直是非常自豪的。“因此我们与台积电通力合作，针对FPGA打造了一个理想的高效低功耗工艺，并把这种创新与赛灵思针对FPGA芯片设计提供的和通过设计自动化软件实现的功耗优化完美结合。和上一代相比，7系列FPGA在同等性能下，功耗和成本分别降低了一半。”比如Virtex-7 系列产品相对前代产品而言，系统性能提高一倍，速度提升 30%，功耗降低 50%。


当然，Altera 也同样表示，他们具有业界领先的低功耗。“比如中端Arria V器件系列采用了TSMC的28-nm低功耗(28LP)工艺进行开发，有利于在成本、性能和业界领先的低功耗方面达到均衡。中端FPGA（500K逻辑单元）最大功耗800 mW；中端FPGA中低功耗串行收发器6G时每通道最大功耗100 mW，10G时每通道最大功耗140 mW。”Altera亚太区资深市场经理罗嘉鸾也很自豪地表示。而高端28nm Stratix V FPGA通过关键技术，与前代产品比，总功耗也降低了30%。具体的降功耗方式采用了1）专利可编程功耗技术，提高了内核性能，同时降低了功耗。2）TSMC 28-nm高K金属栅极高性能工艺，针对低功耗进行了优化。3）0.85-V内核电压。4）部分重新配置 。5）嵌入式HardCopy模块和集成内核，以及收发器硬核IP。


除了降功耗竞争外，I/O和DSP能力也是两家竞争的焦点。Xilinx称Virtex-7系列最多可提供96个速度高达28Gbps的串行通道。串行带宽达2.7Tbps。单芯片DSP带宽5.1T MACC；可提供3,960个运行速度高达700MHz。在单芯片容量方面，支持200万个逻辑门，“是之前任何 FPGA 逻辑的2倍。”张宇清表示。


而Altera则称，“我们开发了世界上第一款具有28-Gbps收发器的FPGA。Stratix VGT的工程样片已经在今年的八月份开始发售。另外，在存储器上，Stratix V也可以支持800 MHz的6 x72 DDR3存储器接口。在Arria® V和Cyclone® V FPGA这两个产品上，也将有硬的DDR３存储器接口，让客户在设计上，例入时序上更简单方便。”单片容量方面，罗嘉鸾表示加上嵌入式HardCopy模块，单片上可容纳14.3M ASIC逻辑门或者1.19M逻辑单元这样一个惊人的单片容量。

哪些电子产品会改变？