半导体

7系列扩容FPGA新应用

作者:电子信息产业网来源:中国电子报发布时间:2010-08-24 10:31我要评论




 
  今年6月,赛灵思向业界推出了基于28纳米工艺的FPGA产品——“7系列”。赛灵思以其全新Artix-7、Kintex-7以及Virtex-7 FPGA系列将可编程逻辑器件推向更广阔的应用市场。凭借更低的功耗、更大的容量、更高的系统性能和更低的成本,7系列FPGA扫清了进入新的应用领域所遇到的障碍。所有这些新系列产品均采用相同的架构,便于产品之间的移植,也将帮助客户大幅缩短研发周期、节省研发成本。
赛灵思全球高级副总裁、亚太区执行总裁汤立人表示:“预计到2014年,ASIC/ASSP的市场规模会达到600亿美元,我们希望届时FPGA的市场规模能达到110亿美元。FPGA要扩大规模,就必须拓展新的应用领域,我们认为这其中最关键的因素是降低功耗。”


  Virtex-7:高性能大容量


Virtex-7是赛灵思7系列FPGA的超高端产品,它树立了全新的业界性能基准。与Virtex-6器件相比,Virtex-7系统性能提高一倍,功耗降低一半,信号处理能力提升1.8倍,I/O带宽提升1.6倍,存储器带宽提升2倍;存储器接口性能高达2133Mbps。尤其值得一提的是,Virtex-7是业界密度最高的FPGA,其逻辑单元数量多达200万个,是此前密度最高的FPGA逻辑单元数的2.5倍。
Virtex-7旨在满足最高性能无线、有线和广播基础设施子系统的需求。Virtex-7的TeraMACC信号处理能力支持400G桥接和交换结构有线通信、高级雷达和高性能计算系统。产品开发人员可用单个FPGA的100GE线路卡实施方案取代ASIC和多芯片组ASSP解决方案,以增加带宽,从而满足集成式多路复用器/转发器应用中100GB光传输网络(OTN)复用转发器、300G Interlaken桥接器以及400G光网卡的需求。此外,这种超高端产品还提供了构建新一代测试测量设备所需的逻辑密度、性能和I/O带宽。如果系统确实需要采用ASIC,那么Virtex-7可帮助设计人员在原型设计和仿真阶段减少器件数量,从而降低成本,减少互连/设计的复杂性。
Virtex-7系列将推出“XT”扩展功能器件,包括多达80个收发器,支持高达13.1Gbps的专用线路速率,而且器件的串行带宽高达1.9Tbps。此外,上述器件还提供多达850个SelectIO引脚,支持业界数量最多的72位DDR3存储器接口并行bank,能实现2133Mbps的性能。


  Artix-7:低功耗低成本


Artix-7的名称取自“Arctic”,即北极,意味着“低温”与“低功耗”。Artix是业界功耗和成本最低的FPGA系列产品。Artix-7器件的密度从2万到35.5万个逻辑单元不等,相对于Spartan-6系列而言,其速率比提高了30%%,功耗降低了一半,成本降低了35%%,采用小型化封装、统一的Virtex系列架构,能满足低成本大批量市场的性能要求,这也正是此前ASSP、ASIC和低成本FPGA所针对的市场领域。
该产品既能满足电池供电的便携式超声波设备的低功耗高性能需求,又能满足商用数码相机镜头控制的小型、低功耗要求,还能满足军用航空电子和通信设备严格的SWAP-C(大小、重量、功耗和成本)要求。中国正在实行医疗改革计划,很多县、乡医疗所需要便携式、操作方便的超声、诊断设备,这将是Artix系列瞄准的一个主要应用。目前高级数码相机日益流行,这也将成为Artix系列另一个应用主战场,目前已经有高端单反相机采用了赛灵思的FPGA产品。
Artix-7器件将支持高达3.75 Gbps线速的GPT串行收发器,支持3.3V、连接到传统组件的I/O。Artix-7还可以支持最低功耗的线焊封装,此外也可选尺寸最小的芯片级封装和1.0mm焊球间距的低成本PCB制造封装。


  Kintex-7:高性价比


Kintex-7的名称取自“kinetic”和“kin”,分别代表着“运动、活力”和“相关性”。Kintex-7能以不到Virtex-6系列一半的价格实现与其相当性能,性价比提高了一倍,功耗降低了一半。Kintex-7提供丰富的DSP切片、内部存储器和10.3Gbps的GTX串行收发器,价格很有吸引力,适用于中等密度的应用需求。
就应用领域而言,无线通信基础设施是Kintex-7的核心市场,而在3D电视平板显示器中的应用将是该产品所瞄准的新市场。Kintex-7提供了低功耗高性能的信号处理能力,适用于长期演进(LTE)无线电和基带子系统的实现。第五代部分重配置技术进一步降低了功耗和成本,能广泛部署于毫微微基站、超微(pico)基站和主流基站中。上述产品的串行连接功能、存储器和逻辑性能也非常适用于大批量有线通信设备,如10G无源光网络(PON)光线路终端(OLT)线路卡,可为家庭社区提供高速网络。
  此外,Kintex-7不仅能满足消费高清3D平板显示器严格的成本和功耗要求,而且还能提供支持新一代广播视频点播系统的IP视频桥接器所需的高带宽和性价比,以及便携式超声波设备所需的高性能图形处理能力。


  低功耗策略


赛灵思从工艺、架构和软件等不同角度降低功耗,使7系列FPGA产品相对于前代产品总功耗降低了一半,静态功耗锐减65%%。
赛灵思从芯片工艺技术开始着手,与TSMC开展合作,共同定义了最新28nm高介电层金属栅(HKMG)工艺技术,专为FPGA及其他核心逻辑器件进行了优化,使其静态功耗比标准28nm高性能工艺降低了一半,同时仍能满足高强度应用的性能需求。
赛灵思工程师还实现了创新性架构增强,将核心逻辑和I/O的动态功耗均降低了多达30%%。上述架构增强特性包括:认真选择晶体管,以达到每个硬模块的功耗降低目标;以及添加低功耗I/O模式,以实现高系统带宽并显著降低功耗(其中包括客户可选的I/O模式,在I/O闲置时进一步降低功耗)。
对于希望实现节能的客户而言,他们可用ISE设计套件软件版本来支持28nm FPGA系列所采用的智能时钟门控制技术和第五代部分可重配置技术,将动态功耗再次降低30%%。此外,选用0.9V Vcc低功率级器件可将静态功耗和动态功耗分别再次降低27%%和20%%。


责任编辑:电子信息产业网
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