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英锐芯IC的博客——英锐芯www.idchip.cn

博主:英锐芯IC???? ???? ????
介绍: 深圳市英锐芯电子科技有限公司(简称IDCHIP)是一家专业从事集成电路芯片设计以及半导体微电子相关产品的设计开发、生产和销售的高新技术企业。www.idchip.cn
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半导体ROI挑战加剧,FPGA能否“扭转乾坤?”
发布时间:2015-11-04 14:58:35
技术类别:CPLD/FPGA
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“开发成本居高不下,半导体经济面临越来越大的ROI(投资回报率)挑战,高级ASIC/ASSP开发很难获得ROI,而FPGA的技术优势每一代都在继续扩大。”这是Altera公司全球产品营销资深总监Patrick Dorsey在今年Altera技术大会北京站的开场白。 FPGA技术优势随着工艺节点的演进在不断扩大? 对于高级ASIC/ASSP开发而言,目前面临着两难的抉择:停留在老节点上,竞争力下降,难以赢得设计;发展到高级节点,却会带来更高的ROI,特别是在28nm之后,ROI的挑战会进一步加剧。

图1 系统的总体框图

面临先进工艺延伸所带来的挑战,FPGA有哪些优势?Partrick介绍说,首先在工艺节点上FPGA一直处于领先地位——目前主流的ASIC设计是65nm,而Altera的FPGA已经开始向10nm演进,工艺上的优势弥补了以往FPGA在成本、功耗和性能上与ASIC的差距。而另一方面,FPGA产品在设计理念上的进化和创新,也为FPGA带来更强的竞争力,其中最重要的就是SoC FPGA产品的出现。

图1 系统的总体框图

Altera在SoC FPGA中集成了处理器、DSP以及其他的硬件单元,使其兼具通用处理器的灵活性和ASIC/ASSP的高效率,从而能够适应更多应用开发的需要。Partrick表示,这也是Altera不断向新市场领域渗透的信心所在。

图1 系统的总体框图

迄今为止,Altera引以为傲的第十代最新的FPGA和SoC产品,包括采用台积电55nm工艺的低成本非易失FPGA MAX 10,采用台积电20nm工艺的中端器件Arria 10,以及采用Intel 14nm工艺的高端器件Stratix 10。 其中,Stratix 10作为Altera史上最先进的产品系列,采用了全新的HyperFlex架构,该架构在所有的布线段上增加了超级寄存器,减少了关键通路,使得速度的提升达到2倍以上。 其次,工艺上的提升是Stratix 10的另一个特别之处。除了在前道工艺上采用了Intel最先进的14nm三栅极工艺以外,Stratix 10还在封装上采用了异构3D SiP工艺。该工艺基于Intel的嵌入式多管芯互联桥接(EMIB)技术,在一个封装中,可以通过EMIB与更多的互联块(Connectivity Tiles)连接,让器件具有灵活性,能够不断扩展功能,快速适应市场的需要。此外,Stratix 10集成了安全管理器(SDM),具备了物理不可克隆功能,支持用户开发可定制的多层安全解决方案。通过诸多的创新,Stratix 10实现了内核性能提升2倍,主频达到1GHz,功耗降低70%,同时在安全性上也有更突出的表现。 直观上来讲,Stratix 10能带来哪些性能上的提升?Partrick举例说,在数据中心应用中,以往需要5片Stratix V FPGA实现的性能,现在由1片Stratix 10就可以实现,而且功耗方面可以从120W降低到44W,优势非常明显。 FPGA如何满足工业市场的需求与挑战? 全球工业市场近年来持续增长,根据市场研究显示,半导体公司在该市场的成长幅度约为7%,而Altera平均成长幅度为10%,高出行业平均水平。 Altera公司亚太区工业、医疗和测试业务部首席经理兼市场开发经理 Elmer Chiang表示,全球工业市场成长的动力来自三大因素:首先是效能利用率,这要求在节能减排、降低成本方面继续努力;其次增长的重点来自生产制造中生产力的提升,这包括产品的可靠度、稳定度,产线的运作时间和生命周期;第三就是工业物联网,在工业领域现在更强调M2M,即机器对机器的物联网。 在该领域,FPGA面临的挑战主要来自四方面,首先用户最关注的是产品的生命周期是不是能够长达15年甚至20年以上;其次,用户在新的项目中,不希望改变原有的硬件设计,希望通过可编程的设计提升产品效能;第三,方案的整体成本要降低;第四,客户希望不断缩短开发周期,加快产品面世速度。 面对上述需求,Altera首先要求自身器件的可靠性;其次,注重开发平台的易用性,同时能够满足软件工程师和算法工程师不同的需求;第三,提供真正接近市场需要的参考设计。 Elmer Chiang以自动化系统为例,谈到了Altera所看到的一些发展趋势。他表示,自动化系统的核心部分首先是PLC,PLC模块集成的越多,功能越强,系统也就越高端;其次,PLC与HMI相互配合,现在很多PLC开始集成HMI,HMI也内含PLC,这是一个明确的市场趋势;第三,要支持很多工业以太网协议,从而实现无缝的互联;第四,要在云端把信息进行加密,实现功能安全。 Altera已经可以提供符合上述要求的单芯片解决方案,并与意大利的第三方公司合作开发出面向工业4.0的PLC设计。由于人工成本提升,工厂大量使用机器人是未来的趋势,因此机器人也是未来智能工厂中最关键的技术。 Altera基于Cyclone V SoC单芯片就可以实现四轴控制,它兼容各项主要联网协议,同时具备高安全功能。目前,Altera还在针对工业自动化的发展趋势,持续提供更加全面、完整的参考设计。

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第2页:披露与Intel未来的几种可能


《电子技术设计》网站版权所有,谢绝转载 披露与Intel未来的几种可能 今年6月1日,Intel收购Altera的消息正式公布。一位是IT领域的巨头,一位是FPGA行业的翘楚,业界对于二者联姻之后的发展也是充满了无限的猜想。此行,Patrick对诸多焦点话题都一一进行了回应。 ◆焦点一:Altera还会继续找台积电代工吗? Patrick表示,Altera和台积电之间的关系非常密切且牢固,它为Altera生产的各系列产品一直在市场中持续供货,Altera现在的业绩99%甚至100%都与台积电相关。Intel收购Altera之后,一方面还会继续Altera现有的业务模式,另一方面,也会与Altera共同创新,加强双方的合作。以目前Altera的第十代产品为例,既有选择台积电工艺的,也有选择Intel工艺的,不同的产品能够满足不同的市场需求。尽管Intel有自己的晶圆厂,但是未来,Altera仍会继续与包括台积电在内的其他晶圆厂进行接触,做出满足市场要求的最佳选择。 ◆焦点二:与Intel在技术层面怎么结合?

图1 系统的总体框图

Patrick以Stratix 10系列的3D SiP集成技术为例解释说,与一般的中介层方法相比,通过使用Intel的专用嵌入式多管芯互联桥接(EMIB,Embedded Multi-die Interconnect Bridge)技术,进一步提高了性能,降低了复杂度和成本,增强了信号完整性。太多具体的细节目前还不便公开,但是通过上面这张图也能够窥探未来可能的发展方向。 ◆焦点三:Intel还会支持Altera选用ARM内核吗? 除了Intel的工艺技术,Stratix 10的成功同样离不开ARM Cortex-A53处理器的支持。自2013年Altera首次发售28nm SoC器件开始,就采用了双核ARM Cortex-A9处理器,这款高端的Stratix 10中更是采用了先进的四核Cortex-A53。 这是Altera发展史上值得玩味的一代产品,集成ARM内核,结合了Intel的工艺。ARM进入高端通信、数据中心的意图路人皆知。未来,Altera的产品中同时结合Intel和ARM技术还会被Intel允许吗?对此,Patrick的态度非常肯定,他表示Intel会继续支持Altera发展ARM处理器以及未来的FPGA架构。当初决定要在产品中集成ARM内核对Altera来说是非常重大的战略决定,因为一旦决定这样的做法,就意味着要将DSP、FPGA以及ARM内核等进行整合。这要求所有的开发工具是一致的,成为使用C语言的软件开发环境,让软件人员轻松地进行编程。 ◆焦点四:再谈与Xilinx的竞争。 Altera与Xilinx的竞争,一直都是业界津津乐道的话题,而随着Altera被Intel收购,话题又有了新的探讨方向。 首先,Xilinx于今年9月份公布其市场份额,据Xilinx的数据显示,低端市场从40%涨到51%,中端更是从1%迅猛增至54%。而从两个最新节点的产品来看,其中,28nm产品已占据全球62%以上的份额,20nm产品则超过了70%。 正是这份数据引起了Altera很大的倾诉欲。Patrick表示,从历史上看,Xilinx其实是中端市场的后来者,而Altera当时已经在中端市场占据先机。就20nm节点的技术而言,Xilinx推出的是中端产品,而Altera推出的是高端产品。Patrick还补充,2014年,Altera的市场份额扩大了2%左右,收入增长了12%,高于整个半导体行业的平均增速。通过这组数据,他再次重申了对于Altera的信心。他强调,Altera的创新目前主要集中于优化中端和高端产品,中端产品主要与台积电合作,高端主要与Intel合作,未来,Altera与Xilinx的竞争仍会持续下去,相信双方针对不同的市场会有不同的优化方式。 第二,Altera与Xilinx在SoC设计中都不约而同的加入了ARM内核,双方的差异或者设计理念有什么不同?Patrick表示,Altera希望SoC无所不在,通过ARM内核实现通用的处理模块来满足用户的一般需求。此外,在SoC的开发工具方面,Altera采用了ARM的开发工具,包括debugger、编译工具等,将ARM开发工具与Altera自己的硬件工具进行了很好的结合,当用户确定某个debug的时候,可以直接从处理器一直追踪到架构,追踪到FPGA,从而找到问题来源。通过将硬件和软件工具很好的结合,从而方便开发者使用。他强调,Altera是业界第一个把OpenCL开放计算语言带入FPGA领域的,让ARM内核和FPGA能够在单一芯片上实现很好的协作。 第三,与Xilinx在数据中心各自为政吗? Intel收购Altera,也成为IBM与Xilinx在数据中心展开深度合作的催化剂,双方日前更是联合多家核心成员成立第二代分布式计算联盟,意图通过开放的资源力量直逼Intel在数据中心的霸主地位。对此,Altera怎么看? Patrick表示,Intel在该领域95%的市场份额还是使他们充满能量,二者合并以后这样的市场地位进一步得到了增强。他透露,到2016年,1/3的云服务器当中都要有FPGA,Altera的优势是已经有95%的市场基础便于他们进行扩展。数据中心是一个增长很快的领域,如果FPGA能在这个市场获得成就,就会更加激励创新,反过来又会继续加强FPGA在市场中的地位。从这方面来看,二者的竞争对整个FPGA市场都是有好处的。目前Altera最主要决的就是如何将FPGA与Intel的CPU更好的结合起来,快速扩大竞争优势。
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