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ASIC生态链行将大变!2.5D封装催生全球最大FPGA

发布时间:2024-06-02 发布时间:
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  2011年10月26日,Xilinx正式在全球同时宣布其拥有2百万LE(逻辑单元)的Virtex-7 2000T已经可以向全球客户提供样片。赛灵思亚太区销售及市场总监张宇清表示:“我们已经向早期客户提供了数千片Virtex-7 2000T 28nm FPGA样片,包括美国的一家无线通信芯片供应商和日本一家裸眼3DTV芯片供应商,而且我们现在手里还有充足的样片,可以随时满足客户的需要。”

  Virtex-7 2000T是目前行业内第一款采用2.5D封装技术做出的可实际交付客户使用的样片,Xilinx也由此成为行业内第一个做出2.5D封装产品的供应商。2.5D封装技术使得Xilinx可以第一个在行业内做出具有68亿个晶体管或2百万个LE的28nm FPGA。

  通过这种技术,赛灵思让器件的发展步伐超过了摩尔定律的速度。Virtex-7 2000T FPGA的容量是目前市场同类最大28nm器件的两倍,而且比赛灵思最大型的Virtex-6 FPGA大2.5倍。

  Xilinx全球高级副总裁兼亚太区执行总裁汤立人指出:“此时此刻,我们最大竞争对手还只是宣布,其28nm FPGA的最大容量只能做到98万个LE或39亿个晶体管,而且还不知什么时候这么大容量的28nm FPGA能够做出样片。”

  这里所提的2.5D封装技术指的就是Xilinx一年前宣布的业界首个堆叠硅片互联技术(SSI,Stack Silicon Interconnect),其核心是Xilinx拥有专利的ASMBL架构。汤总骄傲地说,仅经过一年的发展,2.5D封装的可靠供应链就已经形成并实现了成功样产。

  赛灵思可编程平台开发高级副总裁 Victor Peng 也指出:“Virtex-7 2000T FPGA 标志着赛灵思创新和行业协作史上的一个重大里程碑。对于客户而言, 其重大意义在于如果没有堆叠硅片互联(SSI)技术,至少要等演进到下一代工艺技术,才有可能在单个FPGA中实现如此大的晶体管容量。现在,有了Virtex-7 2000T FPGA, 客户能立即为现有设计增添新的功能,不必采用ASIC,单个FPGA 解决方案就能达到3-5个FPGA 解决方案的功能,因而可大幅降低成本。或者现在就可以开始采用我们的最大容量FPGA进行原型设计和构建系统仿真器,和通常的更新换代速度相比, 至少可以提前一年时间。”

  从历史上看,FPGA 产品系列中的最大器件通常是最后才向客户推出的,这是因为半导体工艺的发展有一个爬斜坡的过程,最大器件的单位晶圆良率达到一定水平才能在经济上做到可行,这是需要时间的。赛灵思的 SSI 技术突破了这一挑战,通过将四个不同FPGA芯片在无源硅中介层上互联,构建了世界最大容量的可编程逻辑器件,从而解决了无缺陷大型单芯片的制造挑战。

  一个Virtex-7 2000T可以提供1.5TMAC DSP性能和2百万个LE,但功耗只有19W。如果与Altera尚未样产的最大容量28nm Stratix-V相比,4个Straix-V FPGA合起来也只能提供1.2TMAC DSP性能,2个Stratix-V合起来也只有190万个LE。从功耗层面来看,4个Stratix-V合起来功耗就有80W,如果再算上连接这些FPGA的I/O功耗,整体功耗将达到112W。

  因此,汤总强调指出:“Virtex-7 2000T无论在带宽、容量还是功耗方面都实现了里程碑式性能突破,它可以提供16个28Gbps串行收发器、72个13Gbps串行收发器、2.8Tbps串行带宽(比任何单硅片方案高3倍),而且客户市场对该产品的反应非常正面,目前我们已经拿到了很多订单。”

  过去,促使系统制造商采用大型ASIC的商业意义主要有以下四点:批量制造时降低成本、更低功耗、更高计算性能、以及防止竞争对手复制产品。但今天,Virtex-7 2000T的上市正使得大型ASIC存在的商业意义越来越低,ASIC设计生态链面临衰退甚至消亡的现实风险。

  首先,今天高端电子设备需求市场变化越来越快,标准演化速度也越来越快,如4G通讯标准和局端设备,这意味着电信运营商不太可能一次下很大的订单,而今天随着CMOS工艺进入到40nm和28nm节点,NRE费用越来越高(如一次28nm NRE费已上升到6千万人民币),这意味着如没有足够的ASIC订量,使用ASIC不见得能达到降低成本的效果。如果再考虑到漫长的ASIC设计开发期间(一般为两年)市场对ASIC的设计规格要求很可能会改变或增加,原有的ASIC设计很可能会被完全推翻,这不仅会进一步拖长开发周期,而且开发费用也会成倍地增长。但如采用Virtex-7 2000T,不仅开发周期至少可减少一年,而且其灵活的可编程性可以很低的成本随时满足客户市场不断变化的需求,也就是说它可有效彻底地消除上述商业问题或风险。

 


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