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[导读]工艺领先一直是FPGA前进的动力所在。Altera最近推出了采用英特尔14nm Tri-Gate(三栅极)工艺的第10代FPGA器件Stratix 10 FPGA和SoC,以及采用TSMC 20nm工艺的Arria 10产品,并对体系结构进行了优化,展示出突破性的产

工艺领先一直是FPGA前进的动力所在。Altera最近推出了采用英特尔14nm Tri-Gate(三栅极)工艺的第10代FPGA器件Stratix 10 FPGASoC,以及采用TSMC 20nm工艺的Arria 10产品,并对体系结构进行了优化,展示出突破性的产品优势。

实现重大突破

Stratix 10 FPGA和SoC不但采用了英特尔14nm三栅极工艺,其内核的工作频率也提高到1GHz。

目前,市场上的FPGA最多集成不超过100万个逻辑单元,但是Stratix 10能够把这个密度提高3倍,可集成超过400万个逻辑单元。如此高密度的集成正是因为使用了英特尔的14nm制程技术。

除英特尔14nm三栅极工艺外,Stratix 10 FPGA和SoC还采用了增强体系结构,其内核的工作频率能够从当前28nm FPGA的500MHz提高到1GHz,适用于网络、通信、广播及存储等应用。与前一代产品Stratix V相比,在功耗相同时,其工作频率可提高1.4~1.6倍;在工作频率相同时,其功耗能降低70%;当工作频率提高1倍达到1GHz时,其功耗却只增加30%。

Stratix 10 FPGA和SoC的性能优势还体现在:具有56Gbps收发器,10-TeraFLOP单精度数字信号处理能力,第三代超高性能处理器系统,多芯片3D解决方案,可集成SRAM、DRAM和ASIC等。Stratix 10 FPGA还集成了第三代硬核处理器,是业界首款采用硬核处理器的FPGA,此前均为软核。它可支持最先进的高性能应用,包括网络、通信、广播、计算机和存储市场等应用领域,同时还能降低系统功耗。

而Arria 10 FPGA和SoC则为中端可编程器件设立了新标杆,它比目前Altera性能最好的高端Stratix V的性能还要高,而功耗又比FPGA中端市场上功耗最低的Arria V低了40%。Arria 10 FPGA和SoC包含115万个逻辑单元(LE),集成硬核IP,并搭载1.5 GHz双核ARM Cortex-A9处理器。此外,Arria 10 FPGA和SoC还具有28Gbps收发器,带宽比前一代产品高4倍,系统性能提高3倍,能够支持2666Mbps DDR4。

支持应用扩展

Arria 10具有高性能和低功耗的特性,Altera公司在软件开发上也增加了生产力。

Altera第10代产品将促进可编程逻辑电路在新市场中的应用,进一步加速FPGA向传统ASSP和ASIC应用领域的拓展。客户的反馈也很积极主动,与前一代的Arria V客户相比, Arria 10客户承诺的设计金额要高5倍。目前,在全球市场,Arria 10拥有1000多名客户,其中200多名来自亚洲,这其中也包括中国。出色的性能使Altera 10代FPGA的应用市场得到有效的扩展。

从具体实例来看,由于Arria 10器件具有卓越性能,一个100G的固网通信客户采用了它。在此之前,这个客户从没有采用过FPGA,这是他们第一次在设计中采用FPGA。事实上,客户之所以这样决定,正是因为Arria 10能够帮助他们获得更低的运营成本。另外,还有一个企业级的数据中心客户也采用了FPGA,这一客户主要是用FPGA去做快速搜索算法的处理,从而快速访问数据。

这些客户之所以会选择Arria 10 FPGA,一方面是因为Arria 10具有高性能和低功耗的特性,另一方面也是因为我们在软件开发方面增加了生产力。

优化开发流程

Altera第10代器件采用领先的开发工具套装,使设计团队的工作效率得到提升。

除了在硬件方面实现优化外,Altera第10代器件还由Altera的Quartus II开发软件和高级设计流程工具提供支持,其中包括OpenCL软件开发套件(SDK)、SoC嵌入式设计套装(EDS)和DSP Builder。

利用这一前沿的开发工具套装,设计团队的工作效率得到提高,这同时也便于设计团队在下一代系统中采用10代FPGA和SoC。与前一代产品相比,采用Quartus II软件后,10代FPGA和SoC的编译速度快了8倍,仍然保持了业界最快的编译速度。编译时间的有效缩短,正是因为采用了现代多核计算技术这一前沿软件算法。

在工艺合作方面,Altera与英特尔将在14nm及以下工艺继续合作。此外,TSMC和Altera的合作伙伴关系已经长达20年,在中端20nm制程技术和低端55nm相关技术方面,我们仍然会和TSMC保持良好的合作关系。

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