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28-nm Stratix V FPGA突破带宽瓶颈，同时降低了系统功耗和成本（Altera）

时间：2010-04-17 22:14:00

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[导读]自从1985年首款FPGA器件诞生以来，FPGA做为可编程逻辑器件(PLD)的主要产品，应用领域从最初的通信业不断向消费电子、汽车、工业控制等渗透，客户的认知程度越来越高。同时，FPGA不断向ASIC、ASSP、DSP和嵌入式产品的

自从1985年首款FPGA器件诞生以来，FPGA做为可编程逻辑器件(PLD)的主要产品，应用领域从最初的通信业不断向消费电子、汽车、工业控制等渗透，客户的认知程度越来越高。同时，FPGA不断向ASIC、ASSP、DSP和嵌入式产品的传统领域渗透，FPGA开发工具及测试厂商实力日益增强，加之全球领先的代工厂台积电、台联电等的鼎力支持，FPGA产业环境渐成。

一方面，通信业一直是FPGA产业最重要的应用领域。移动互联网对带宽的需求，每年增长是50%以上。从设备的演进来看，在骨干网上40G、100G 系统应用越来越多，而且很快就会演进到400G 的系统。另一方面，消费电子等新兴产业对产品及时上市、降低生产成本、更高的性能与更多的功能，在所在市场保持合理的功耗等要求恰恰是FPGA产品的强项。另外，由于在性能和灵活性方面的完美组合，FPGA在DSP领域的应用越来越普遍，诸如通信、多媒体和国防行业等高增长的市场都非常需要高性能的DSP技术。这些市场的特点在于始终处于连续的变化之中，不断变化的标准、市场需求、客户需求以及竞争态势。要跟上市场变化，企业就需要一种强大且灵活的处理器——FPGA就是这种特别适合的技术。

正是基于FPGA的广泛应用，Altera公司最新发布高带宽FPGA——下一代28-nm Stratix® V FPGA。该系列包括四种型号产品：Stratix V GT FPGA，Stratix V GX FPGA，Stratix V GS FPGA和Stratix V E FPGA，满足了无线/固网通信、军事、广播、计算机和存储、测试和医疗市场的多种应用需求。

Stratix V FPGA

据Altera公司产品和企业市场副总裁Vince Hu 介绍，关于器件性能的提升主要体现在三个方面，第一个是I/O 上，第二是内核，第三在功耗和成本上。

Altera公司产品和企业市场副总裁Vince Hu

从I/O 来看，Stratix® V FPGA提供66 个高速收发器，支持数据速率达到12.5Gbps，可以直接推动背板和光模块。还提供28-Gbps 的收发器。在Memory 接口方面提高了Memory 接口的性能和数量，性能而言可以支持单个DQ 线达到1.6 Gbps，高达7 组72 位800MHz DDR3 接口。从内核来看，增加了器件的密度，最大器件最多有1.1M逻辑单元，片上存储器达到53M 比特，是上一代器件的2 倍。提供了高性能、精度可变的DSP，最多可以提供3680 个18×18 乘法器。另外集成了很多硬核的IP。从功耗和成本来看，Stratix® V FPGA采用第三代可编程功耗技术，可以极大的降低功耗。采用28-nm 更低的内核电压以及定制最底层定制的三极管，通过这三个因素使功耗降低30%。28G 收发器，单个通道功耗低达200mW。除此之外，HardCopy V ASIC 可以提供更高的功耗消减，可以达到50%。
Vince Hu 先生重点讲解了在内核方面的改进，例如新的ALM 的架构，它增加了2 个寄存器，这样可以提升逻辑效率和逻辑性能，同时对于Stratix V 最大密度的FPGA，这将提供多达 800K 额外的寄存器，它很适合需要大量流水和丰富寄存器的设计。对片上的Memory 做了重组，在Stratix V FPGA 里，采用M20K，单块容量是20K Bit。因此，Stratix V 可以提供高达53M Bit 的片上RAM。

新的ALM 的架构

Vince Hu 先生随后展示了28-Gbps 收发器。它采用10 个10.3G 的数据通路，构成整个100G 接口。对于Stratix V FPGA 只需要用4 个28-Gbps 收发器，成和体积上可以达到30%的消减，收发器功耗可以降低50%。

28-Gbps 收发器

最后，Vince Hu 先生介绍了几个典型的Stratix V FPGA 应用场景来作为总结，包括多个100G 以太网线卡应用，多片OTN Muxponder的实现等。
Altera预计于2011年第一季度开始发售Stratix V FPGA样片。2010年第二季度推出的Quartus® II 10.0软件将为Stratix V FPGA提供支持。