Altera下一代FPGA：14nm和20nm两种工艺

摘要：  本月初，FPGA产业巨头之一Altera公司宣布了“实现突破性优势”的下一代FPGA和SoC技术。Altera公司产品营销资深总监Patrick Dorsey先生来京就该公司的新的产品技术进行了讲解。

关键字：  Altera，单芯片，硬核处理器

目前Altera公司在售的FPGA产品有Stratix V、Arria V和Cyclone V系列。Altera下一代的产品将采用新的序列编号10。不仅是阿拉伯数字替代了罗马数字，而且是10替代了V。为何这个命名一下子从五跳跃到了十呢?Dorsey说，Altera公司的FPGA产品自1992年起就是每两年推出一代，到现在实际上是第十代。另外，由于此次的产品实现了全新技术突破，所以决定采用新的命名方式来加以体现。

那么，Altera的第十代FPGA和SoC取得了哪些突破呢?

首先来看高性能的 Stratix 10。与上一代的Stratix V相比，Stratix 10的速度翻番，达到1GHz。或者，在保持性能相同的情况下，可以将功耗降低70%。

与上一代产品相比，Stratix 10可提供2的性能或30%的功耗

Dorsey说，Stratix 10的性能提升归功于工艺选择和器件架构两个因素，两者各有50%的贡献率。Stratix 10采用Intel 公司的14 nm Tri-Gate工艺生产，这是Intel第一次为FPGA厂商开放其半导体制程，据说该工艺较业界的技术水平有两到三年的领先优势。在14 nm节点，Altera与Intel签有独家协议，因此Altera将是唯一一家拥有此工艺优势的FPGA厂商。

Stratix 10采用Altera增强高性能体系结构，在单芯片中集成超过四百万个逻辑单元，密度提高了4倍。Altera的第三代处理器系统首次在高端FPGA中实现硬核处理器。Stratix 10包含56 Gbps收发器，DSP性能提升10倍。

我们再来看一下此次公布的中端器件Arria 10。Altera声称，Arria 10将“重新发明”中端系列FPGA。它比目前最高性能的Stratix V快15%，而且比上一代中端器件Arria V的功耗降低40%，I/O带宽高出4倍。它具有28.05Gbps速率的16个收发器通道，提供17.4Gbps背板支持。它的系统性能比目前中端器件高3倍，支持DDR4、15-Gbps高速串行存储器。它采用第二代处理器系统，拥有1百万个逻辑单元，密度是上一代产品的2倍。

不同于Stratix 10的是，Arria 10将采用台积电(TSMC)的20nm工艺生产。我们知道，在20nm节点，台积电将仅提供一种FPGA工艺选择，这意味着在工艺方面Altera与赛灵思的20nm产品将没有任何差异。Dorsey说，Arria 10的优势来自Altera的FPGA架构。

Altera称，Arria 10 FPGA和SoC备受客户关注。相比前代产品，Arria 10启动时客户的设计承诺金要高出5倍。Arria 10的早期试用客户有一千多家，其中两百多家来自亚洲，包括中国。

Arria 10的典型应用是100G固网通信，客户采用FPGA来替代ASSP以节省成本。而带有1.5GHz双核ARM Cortex-A9处理器的 Arria 10 SoC的典型应用包括汽车和有线/无线通信。

Arria 10器件第一批样片将于2014年年初发售。Altera将于2013年提供14 nm Stratix 10 FPGA测试芯片，2014年为Stratix 10 FPGA提供Quartus II软件支持。