2015农历新年期间,赛灵思Xilinx)重磅发布的16nm UltraScale+产品系列组合及其带来的各项最新技术,成为新年伊始行业瞩目的焦点。赛灵思公司全球高级副总裁、亚太区执行总裁汤立人表示,全新的16nm UltraScale+产品系列包括FPGA、3DIC和多处理SoC(MPSoC),基于台积公司(TSMC)行业最新先进的16 FinFET+工艺,且拥有多项赛灵思行业首创的技术,主攻LTE Advanced、早期5G无线、Tb级有线通信、汽车高级驾驶员辅助系统(ADAS),以及工业物联网五大下一代关键应用。他说,面向下一代应用,我们已经准备好了。

 

赛灵思公司全球高级副总裁、亚太区执行总裁汤立人

 

新扩展的赛灵思UltraScale+ FPGA系列包括赛灵思的Kintex UltraScale+ FPGA、Virtex UltraScale+ FPGA以及3D IC系列,而Zynq UltraScale+系列则包含业界首款全可编程MPSoC。全新的UltraScale+系列,是赛灵思从20nm迈向16nm的重要里程碑,同时也进一步扩展了赛灵思基于ASIC级架构UltraScale的产品系列(现从20nm 跨越至 16nm FPGA、SoC 和3D IC器件),为赛灵思实现“可编程取代ASIC和ASSP”的蓝图提供了更强大的产品支持。

 

汤立人介绍说,赛灵思16nm产品系列所包含的独特技术包括新型存储器、3D-on-3D和多处理SoC(MPSoC)技术,以及为实现更高性能和集成度而采用的全新互联优化技术——SmartConnect。通过系统级的优化,UltraScale+提供的价值远远超过了传统工艺节点移植所带来的价值,系统级性能功耗比相比28nm器件提升了2至5倍,还实现了遥遥领先的系统集成度和智能化,以及最高级别的安全性。

 

2至5倍提升从何而来?

汤立人解释说,UltraScale+相比28nm器件提升了2至5倍系统级性能功耗比,主要得益于最新的UltraRAM最新存储器技术、SmartConnect智能互联技术、3D-on-3D工艺以及异构多处理技术。

 

  • UltraRAM

 

 

通过对SRAM集成的支持,UltraRAM解决了影响FPGA和SoC系统性能和功耗的最大瓶颈之一。利用这项新技术能创建用于多种不同应用场景的片上存储器,包括深度数据包和视频缓冲,实现可预见的时延和性能。设计人员通过紧密集成大量嵌入式存储器与相关处理引擎,不仅能实现更高的系统性能功耗比,并可降低材料清单(BOM)成本。UltraRAM提供多种配置,容量最大可扩展至432Mb,可取代外部存储器,从而有助于降低成本与功耗,并提高性能。

 

  • SmartConnect

SmartConnect是一种新的创新型FPGA互联优化技术,通过智能系统级互联优化,可额外提供20%到30%的性能、面积和功耗优势。而UltraScale架构通过重新架构布线、时钟和逻辑结构能够解决芯片级的互联瓶颈,SmartConnect则通过应用互联拓扑优化满足特定设计的吞吐量和时延要求,同时缩小互联逻辑面积。

 

  • 3D-on-3D

 

 

3D-on-3D是赛灵思一项业界首创的技术。高端UltraScale+系列集合了3D晶体管和赛灵思第三代3D IC的组合功耗优势。正如FinFET相比平面晶体管实现性能功耗比非线性提升一样,3D IC相比单个器件实现系统集成度和单位功耗带宽的非线性提升。

 

  • 异构多处理技术

全新Zynq UltraScale MPSoC通过部署上述所有FPGA技术,实现了前所未有的异构多处理能力,从而能够实现“为合适任务提供合适引擎”。这些新器件相对此前解决方案可将系统级性能功耗比提升约5倍。

 

位于处理子系统中心的是64位四核ARM Cortex-A53处理器,能实现硬件虚拟化和非对称处理,并全面支持ARM TrustZone。处理子系统还包括支持确定性操作的双核ARM Cortex-R5实时处理器,从而可确保实时响应、高吞吐量和低时延,实现最高级别的安全性和可靠性。单独的安全单元可实现军事级的安全解决方案,诸如安全启动、密钥与库管理和防破坏功能等,这些都是设备间通信以及工业物联网应用的标准需求。

 

 

为实现完整的图形加速和视频压缩/解压缩功能,这一新的器件集成了ARM Mali-400MP专用图形处理器和H.265视频编解码器单元,同时还支持Displayport、MIPI和HDMI。最后,该新器件还添加了专用平台和电源管理单元(PMU),其可支持系统监控、系统管理以及每个处理引擎的动态电源门控。

 

从28nm到16nm,是淘汰还是共存?

据了解,赛灵思的28nm产品正以70%的市场份额热卖。几个月前(2014年12月)赛灵思才宣布20nm FPGA开始量产,而2015年2月又率先发布16nm 产品,并计划于年底发布样片。根据FPGA发展的历史,新工艺的推出常常是上一代工艺日渐淘汰的标志。在快速的产品推进下,赛灵思三代产品的市场空间将如何划分?是否会影响到前两代产品的销售和服务?

 

汤立人解释说,和从前90nm到40nm阶段的产品发展状况不同,赛灵思的28nm是非常优秀的产品系列,也是目前市场主流的产品,拥有很强也很长的生命周期。而20nm产品以及更加先进的16nm产品,它们对于某些应用来说相当复杂,将会针对特定用户或者满足下一代设计的需求。赛灵思目前的策略是针对客户不同的应用领域和设计需求,提供从28nm到16nm,从FPGA到3DIC和SoC、MPSoC的多重选择。

 

汤立人还强调,随着可编程产品日益成为更多电子产品的核心,赛灵思目前所考虑的除了工艺上的不断进步外,更多的是通过SDx——软件定义设计环境系列的打造,让每一代产品成为除硬件工程师之外软件工程师和系统工程师也能拥有的利器,服务于更多的行业创新。这个也是三代工艺将长期并存发展的一个重要因素。

 

TSMC和ARM: 赛灵思的强大代工及合作伙伴

台积公司(TSMC)业务开发副总经理金平中博士表示,“台积公司与赛灵思公司持续不断的通力协作成就了世界级的16nm FinFET产品系列,我们双方共同明确地展示了拥有最低功耗和最高系统价值的业界领先芯片性能。”

 

今年2月初,ARM宣布推出全新Cortex-A72处理器,能在台积电16纳米FinFET工艺节点上以2.5GHz的频率实现运行,并可以较五年前的高端智能手机提供高于50倍的处理器性能。而汤立人认为,赛灵思主攻的应用主要都是基于ARM内核的应用,到今天已经是第二代的SoC产品了,所以未来会更多的投入参考ARM在16nm制程上的硬核架构。

 

供货进程

汤立人透露,针对所有UltraScale+产品系列的早期客户参与计划正在紧锣密鼓的进行,首个流片和设计工具的早期试用版本预计将于2015年第二季度推出,
首款发货预计在2015年第四季度。

 

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