賽靈思創(chuàng)新出新招，16nm產(chǎn)品細(xì)節(jié)首度揭秘

賽靈思(Xilinx)在產(chǎn)品升級(jí)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(jì)劃：2013年7月，投片首款20nm All Programmable器件，并發(fā)布第一個(gè)ASIC級(jí)可編程架構(gòu)UltraScale；半年之后，首批基于該架構(gòu)的20nm UltraScale器件正式發(fā)貨；再加上2014年連續(xù)推出的“軟”定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)和為FPGA進(jìn)軍數(shù)據(jù)中心掃清障礙推出的SDAccel解決方案，Xilinx從單純FPGA芯片供應(yīng)商向系統(tǒng)級(jí)解決方案供應(yīng)商轉(zhuǎn)變的意圖十分明顯。

 

日前，憑借新型存儲(chǔ)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(xiàn)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(jù)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(shè)計(jì)工具的早期試用版本預(yù)計(jì)將于2015年第二季度推出，首款發(fā)貨預(yù)計(jì)在2015年第四季度。

 

Xilinx全球高級(jí)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足各種下一代應(yīng)用需求，包括LTE Advanced、早期5G無(wú)線、Tb級(jí)有線通信、汽車(chē)駕駛員輔助系統(tǒng)、以及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應(yīng)用等。”Xilinx全球高級(jí)副總裁湯立人(Vincent Tong)說(shuō)。

 

 

賽靈思官方新聞通稿中的這句話引人關(guān)注，也就是說(shuō)，盡管新UltraScale+ FPGA系列眾望所歸的采用了臺(tái)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(tǒng)級(jí)性能。那么問(wèn)題來(lái)了，除了工藝節(jié)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(chǔ)器增強(qiáng)型可編程器件：通過(guò)對(duì)SRAM集成的支持，UltraRAM解決了影響FPGA和SoC系統(tǒng)性能和功耗的最大瓶頸之一。利用這項(xiàng)新技術(shù)能創(chuàng)建用于多種不同應(yīng)用場(chǎng)景的片上存儲(chǔ)器，包括深度數(shù)據(jù)包和視頻緩沖，實(shí)現(xiàn)可預(yù)見(jiàn)的時(shí)延和性能。設(shè)計(jì)人員通過(guò)緊密集成大量嵌入式存儲(chǔ)器與相關(guān)處理引擎，不僅能實(shí)現(xiàn)更高的系統(tǒng)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(kuò)展至432 Mb。

 

最新存儲(chǔ)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(tǒng)級(jí)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(shì)。而UltraScale架構(gòu)通過(guò)重新架構(gòu)布線、時(shí)鐘和邏輯結(jié)構(gòu)能夠解決芯片級(jí)的互聯(lián)瓶頸，SmartConnect則通過(guò)應(yīng)用互聯(lián)拓?fù)鋬?yōu)化滿足特定設(shè)計(jì)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(xiàng)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(shì)。正如FinFET相比平面晶體管實(shí)現(xiàn)性能功耗比非線性提升一樣，3D IC相比單個(gè)器件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成度和單位功耗帶寬的非線性提升。

 

新器件更多功能，“丑小鴨”變“白天鵝”

 

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

 

處理子系統(tǒng)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(yīng)、高吞吐量和低時(shí)延，實(shí)現(xiàn)最高級(jí)別的安全性和可靠性。單獨(dú)的安全單元可實(shí)現(xiàn)軍事級(jí)的安全解決方案，諸如安全啟動(dòng)、密鑰與庫(kù)管理和防破壞功能等，這些都是設(shè)備間通信以及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)需求。

 

為實(shí)現(xiàn)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(tái)和電源管理單元（PMU），其可支持系統(tǒng)監(jiān)控、系統(tǒng)管理以及每個(gè)處理引擎的動(dòng)態(tài)電源門(mén)控。