Xilinx 16nm UltraScale+ ：面向下一代應用，我們準備好了

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2015農(nóng)歷新年期間，賽靈思（Xilinx）重磅發(fā)布的16nm UltraScale+產(chǎn)品系列組合及其帶來的各項最新技術(shù)，成為新年伊始行業(yè)矚目的焦點。賽靈思公司全球高級副總裁、亞太區(qū)執(zhí)行總裁湯立人表示，全新的16nm UltraScale+產(chǎn)品系列包括FPGA、3DIC和多處理SoC（MPSoC），基于臺積公司（TSMC）行業(yè)最新先進的16 FinFET+工藝，且擁有多項賽靈思行業(yè)首創(chuàng)的技術(shù)，主攻LTE Advanced、早期5G無線、Tb級有線通信、汽車高級駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS），以及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)五大下一代關(guān)鍵應用。他說，面向下一代應用，我們已經(jīng)準備好了。

賽靈思公司全球高級副總裁、亞太區(qū)執(zhí)行總裁湯立人

新擴展的賽靈思UltraScale+ FPGA系列包括賽靈思的Kintex UltraScale+ FPGA、Virtex UltraScale+ FPGA以及3D IC系列，而Zynq UltraScale+系列則包含業(yè)界首款全可編程MPSoC。全新的UltraScale+系列，是賽靈思從20nm邁向16nm的重要里程碑,同時也進一步擴展了賽靈思基于ASIC級架構(gòu)UltraScale的產(chǎn)品系列（現(xiàn)從20nm 跨越至 16nm FPGA、SoC 和3D IC器件），為賽靈思實現(xiàn)“可編程取代ASIC和ASSP”的藍圖提供了更強大的產(chǎn)品支持。

湯立人介紹說，賽靈思16nm產(chǎn)品系列所包含的獨特技術(shù)包括新型存儲器、3D-on-3D和多處理SoC（MPSoC）技術(shù)，以及為實現(xiàn)更高性能和集成度而采用的全新互聯(lián)優(yōu)化技術(shù)——SmartConnect。通過系統(tǒng)級的優(yōu)化，UltraScale+提供的價值遠遠超過了傳統(tǒng)工藝節(jié)點移植所帶來的價值，系統(tǒng)級性能功耗比相比28nm器件提升了2至5倍，還實現(xiàn)了遙遙領(lǐng)先的系統(tǒng)集成度和智能化，以及最高級別的安全性。

2至5倍提升從何而來？

湯立人解釋說，UltraScale+相比28nm器件提升了2至5倍系統(tǒng)級性能功耗比，主要得益于最新的UltraRAM最新存儲器技術(shù)、SmartConnect智能互聯(lián)技術(shù)、3D-on-3D工藝以及異構(gòu)多處理技術(shù)。

• UltraRAM

通過對SRAM集成的支持，UltraRAM解決了影響FPGA和SoC系統(tǒng)性能和功耗的最大瓶頸之一。利用這項新技術(shù)能創(chuàng)建用于多種不同應用場景的片上存儲器，包括深度數(shù)據(jù)包和視頻緩沖，實現(xiàn)可預見的時延和性能。設計人員通過緊密集成大量嵌入式存儲器與相關(guān)處理引擎，不僅能實現(xiàn)更高的系統(tǒng)性能功耗比，并可降低材料清單（BOM）成本。UltraRAM提供多種配置，容量最大可擴展至432Mb，可取代外部存儲器，從而有助于降低成本與功耗，并提高性能。

• SmartConnect

SmartConnect是一種新的創(chuàng)新型FPGA互聯(lián)優(yōu)化技術(shù)，通過智能系統(tǒng)級互聯(lián)優(yōu)化，可額外提供20%到30%的性能、面積和功耗優(yōu)勢。而UltraScale架構(gòu)通過重新架構(gòu)布線、時鐘和邏輯結(jié)構(gòu)能夠解決芯片級的互聯(lián)瓶頸，SmartConnect則通過應用互聯(lián)拓撲優(yōu)化滿足特定設計的吞吐量和時延要求，同時縮小互聯(lián)邏輯面積。

• 3D-on-3D

3D-on-3D是賽靈思一項業(yè)界首創(chuàng)的技術(shù)。高端UltraScale+系列集合了3D晶體管和賽靈思第三代3D IC的組合功耗優(yōu)勢。正如FinFET相比平面晶體管實現(xiàn)性能功耗比非線性提升一樣，3D IC相比單個器件實現(xiàn)系統(tǒng)集成度和單位功耗帶寬的非線性提升。

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• 異構(gòu)多處理技術(shù)

全新Zynq UltraScale MPSoC通過部署上述所有FPGA技術(shù)，實現(xiàn)了前所未有的異構(gòu)多處理能力，從而能夠?qū)崿F(xiàn)“為合適任務提供合適引擎”。這些新器件相對此前解決方案可將系統(tǒng)級性能功耗比提升約5倍。

位于處理子系統(tǒng)中心的是64位四核ARM Cortex-A53處理器，能實現(xiàn)硬件虛擬化和非對稱處理，并全面支持ARM TrustZone。處理子系統(tǒng)還包括支持確定性操作的雙核ARM Cortex-R5實時處理器，從而可確保實時響應、高吞吐量和低時延，實現(xiàn)最高級別的安全性和可靠性。單獨的安全單元可實現(xiàn)軍事級的安全解決方案，諸如安全啟動、密鑰與庫管理和防破壞功能等，這些都是設備間通信以及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用的標準需求。

為實現(xiàn)完整的圖形加速和視頻壓縮/解壓縮功能，這一新的器件集成了ARM Mali-400MP專用圖形處理器和H.265視頻編解碼器單元，同時還支持Displayport、MIPI和HDMI。最后，該新器件還添加了專用平臺和電源管理單元（PMU），其可支持系統(tǒng)監(jiān)控、系統(tǒng)管理以及每個處理引擎的動態(tài)電源門控。

從28nm到16nm，是淘汰還是共存？

據(jù)了解，賽靈思的28nm產(chǎn)品正以70%的市場份額熱賣。幾個月前（2014年12月）賽靈思才宣布20nm FPGA開始量產(chǎn)，而2015年2月又率先發(fā)布16nm 產(chǎn)品，并計劃于年底發(fā)布樣片。根據(jù)FPGA發(fā)展的歷史，新工藝的推出常常是上一代工藝日漸淘汰的標志。在快速的產(chǎn)品推進下，賽靈思三代產(chǎn)品的市場空間將如何劃分？是否會影響到前兩代產(chǎn)品的銷售和服務？

湯立人解釋說，和從前90nm到40nm階段的產(chǎn)品發(fā)展狀況不同，賽靈思的28nm是非常優(yōu)秀的產(chǎn)品系列，也是目前市場主流的產(chǎn)品，擁有很強也很長的生命周期。而20nm產(chǎn)品以及更加先進的16nm產(chǎn)品，它們對于某些應用來說相當復雜，將會針對特定用戶或者滿足下一代設計的需求。賽靈思目前的策略是針對客戶不同的應用領(lǐng)域和設計需求，提供從28nm到16nm，從FPGA到3DIC和SoC、MPSoC的多重選擇。

湯立人還強調(diào)，隨著可編程產(chǎn)品日益成為更多電子產(chǎn)品的核心，賽靈思目前所考慮的除了工藝上的不斷進步外，更多的是通過SDx——軟件定義設計環(huán)境系列的打造，讓每一代產(chǎn)品成為除硬件工程師之外軟件工程師和系統(tǒng)工程師也能擁有的利器，服務于更多的行業(yè)創(chuàng)新。這個也是三代工藝將長期并存發(fā)展的一個重要因素。

TSMC和ARM: 賽靈思的強大代工及合作伙伴

臺積公司（TSMC）業(yè)務開發(fā)副總經(jīng)理金平中博士表示，“臺積公司與賽靈思公司持續(xù)不斷的通力協(xié)作成就了世界級的16nm FinFET產(chǎn)品系列，我們雙方共同明確地展示了擁有最低功耗和最高系統(tǒng)價值的業(yè)界領(lǐng)先芯片性能。”

今年2月初，ARM宣布推出全新Cortex-A72處理器，能在臺積電16納米FinFET工藝節(jié)點上以2.5GHz的頻率實現(xiàn)運行，并可以較五年前的高端智能手機提供高于50倍的處理器性能。而湯立人認為，賽靈思主攻的應用主要都是基于ARM內(nèi)核的應用，到今天已經(jīng)是第二代的SoC產(chǎn)品了，所以未來會更多的投入?yún)⒖糀RM在16nm制程上的硬核架構(gòu)。

供貨進程

湯立人透露，針對所有UltraScale+產(chǎn)品系列的早期客戶參與計劃正在緊鑼密鼓的進行，首個流片和設計工具的早期試用版本預計將于2015年第二季度推出，
首款發(fā)貨預計在2015年第四季度。

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