我的中國“芯” | 高云半導體GW2A-55K：通用架構(gòu)中密度國產(chǎn)FPGA

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近來一段時間，國內(nèi)半導體行業(yè)風生水起。并購的并購、私有化的私有化、入股的入股，隨著大量資金的涌入，半導體產(chǎn)業(yè)鏈不斷的補齊。海思、展訊、全志、君正等移動終端平臺廠商在移動大潮之下突飛猛進，給國人“我們也不差多少”的感覺?？墒腔仡^一看，麒麟 930 里面最核心的東西不是我們自己的！做平臺漸漸的像做終端靠近了，難保以后不會像手機一樣，有錢誰都能做，可是沒有自己的核心技術(shù)。

無論是移動平臺還是傳感器，國內(nèi)廠商一擁而上。而真正體現(xiàn)半導體行業(yè)高度的 FPGA，涉及者寥寥無幾，中國是世界上 FPGA 第一消費國，有近三分之一的 FPGA 購買量，但基本靠進口。京微雅格劍走偏鋒，航天 722 所無心市場紛爭，只有高云半導體正常一點走通用架構(gòu)這條路。相比于航天 722 所的看破紅塵、京微雅格的先天不足高，云半導體的憨厚樸實更讓人安心。

廣東高云半導體科技股份有限公司于 2013 年底斥資 5 億成立。公司以 FPGA 半導體器件為主要產(chǎn)品，提供編程設(shè)計軟件，IPs，參照設(shè)計，演示板等服務(wù)的完整解決方案。高云半導體的“朝云”系列包括兩個產(chǎn)品家族，GW2A 采用臺積電的 55nm 工藝，GW3S 采用臺積電的 40nm 工藝，邏輯單元從 18K LUT 到 100K LUT。

高云 FPGA GW2A-55K 實物圖

GW2A-55K 是 GW2A 系列里的中高端產(chǎn)品，可提供豐富的片上資源及靈活的操作模式：多達 5 兆位的存儲器塊能夠提供多種模式、多種深寬度配置及單雙端口的讀寫操作；54720 個 4 輸入查找表，41040 個寄存器，76x90 個邏輯單元，40 個 18X18 的 DSP 模塊，可進行高速的加法、減法、乘法及累積算法；最多 498 個數(shù)字單端輸入輸出，可支持從 1.2V 到 3.3V 的輸出電壓，驅(qū)動電流可配置，多種廣泛應用的輸入輸出協(xié)議如 LVTTL、LVCOMS、PCI、HSTL、SSTL、RSDS、LVDS 等；6 個通用鎖相環(huán)工作范圍從 3MHz 到 500MHz 并提供多種用戶時鐘操作模式；動態(tài) I/O bank 控制器的獨立模塊的待機工作模式以及更低的工作電壓；可使用 3.25Gpbs SERDES 多達八通道；支持廣泛的接口標準，包括 DDR2、DDR3、ADC、視頻、SPI4、PCI Express、以太網(wǎng)和 CPRI。有 484PBGA、672PBGA、1156PBGA 三種封裝。

GW2A-55K 結(jié)構(gòu)示意圖

高云半導體推出云源軟件設(shè)計系統(tǒng)，專為高云半導體的 FPGA 芯片而配套的集成電路設(shè)計與實現(xiàn)工具。云源系統(tǒng)針對高云 FPGA 芯片構(gòu)架的低功耗、低成本特點進行了全面的優(yōu)化設(shè)計，覆蓋了從 HDL 電路功能描述到 FPGA 位流（bit stream）的完整流程，包括了優(yōu)化設(shè)計、自動設(shè)計、圖形交互設(shè)計等功能，具有性能優(yōu)越、容易使用等特點。

云源軟件設(shè)計系統(tǒng) GUI

Synopsys 為高云提供前 SynplifyPro 高云版端軟件軟件，是中國唯一由新思授權(quán)的 FPGA 前端軟件，具有 SynplifyPro 的所有功能，可針對高云芯片架構(gòu)進行優(yōu)化，覆蓋 FPGA 設(shè)計的全流程，從 RTL 綜合到產(chǎn)生 FPGA 位流(bit stream)，支持高云 FPGA 芯片所有功能，支持高速輸入輸出模塊和嵌入式存儲器模塊、DSP，支持 10 萬宏單元(100K LUTs)設(shè)計規(guī)模。

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在后端軟件方面，高云半導體推出星核計劃，以建立 FPGA 的生態(tài)系統(tǒng)和 IP 核的資源庫，將與高校、科研機構(gòu)、企業(yè)聯(lián)動，形成聯(lián)合研發(fā)群體，實現(xiàn)知識產(chǎn)權(quán)共享，促進產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。作為該計劃的發(fā)起人,將從軟件工具、實驗板和芯片層面為研發(fā)環(huán)境提供便利。

本次選來的“別人家的孩子”也是以低功耗著稱的 Altera Cyclone II 系列的 EP2C8。EP2C8 基于 300mm 晶圓，采用臺積電 90nm、低 K 值電介質(zhì)工藝。

EP2C8 最小系統(tǒng)版

具體特性對比如下表：

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