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Altera创新技术,走在20nm FPGA前沿

2012-10-08 23:02:09 来源:与非网记者 申明娟

摩尔定律的边缘地带


自FPGA诞生以来,它就被锁定在了摩尔定律范畴。摩尔定律是指IC上可容纳的晶体管数目,约每隔18个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。事实上,FPGA的工艺尺寸每两年就要更新一次。以Altera为例,Altera在2001年推出了融合集成存储器和DSP模块的130nmFPGA;04年推出了融合硬化收发器和硬化控制电路的FPGA;接着06年推出了带有功率控制电路的FPGA;08年又推出了带有高效硬协议、硬处理器的40nmFPGA;三年之后,便有了当下热门的28nm器件,今年20nm的FPGA初露头角,明年就将会有真品面世。一代一代的产品更新,尺寸和功耗都接受了极大的挑战,而关于摩尔定律多年之后又将怎样继续,大家众说纷纭,业界也有人猜想,也许多年之后,摩尔定律将会继续在FPGA领域延伸,FPGA将会达到原子水平,工程师就需要用显微镜,但是那样的话研发经费不就大大提升了,从经济方面考虑,有点不可取。在这次媒体见面会上,Altera首席技术官,资深副总裁,Misha Burich博士说,我们也就只能看到10年之后的大概情况,FPGA会达到5nm的工艺水平,再往后的话,就不好说了。

Altera首席技术官,资深副总裁,Misha Burich博士

探索3D IC机遇与挑战
说到FPGA在尺寸和集成度上的挑战,这实际上还是要依赖于当前的封装技术。Altera即将推出的20nm产品系列运用的是2.5D封装技术,也就是大家所说的3D IC。这里要说清楚,真正的3D封装技术其实还没有完全实现,它只运用在了存储器集成上。要想实现完全的3D IC就要彻底解决各部分的功耗及散热问题,目前已有很多尝试,比如在硅上增加带有特殊液体的导管来散热,或是探索新的能够更好的散热的材质,就此,国外有学术报告称,有一种石墨烯是一种非常好的导热体,而且能够把它磨得特别薄,便于3D的垂直堆叠。科学家正在摸索如何能让它表示1/0状态并运用在数字逻辑电路中。一旦这个难题被突破,FPGA的密度将会大大的提升,那将远远超过今天发布会上所说的10倍于上一代的密度,从而将会有更多的功能模块集成在一个很小的芯片上。除此之外,Misha表示,最先应用3D IC技术的是智能手机,由于它的芯片功耗是非常低的,工程师也将从这里得到一些启发,改善各功能模块的功耗问题。

20nm着力点

赛灵思也采用3D封装技术,所以3DIC并不是AlteraFPGA的真正优势所在,那么什么才是Altera20nm的着力点呢?
•收发器技术
Altera的下一代产品将进一步扩展背板传输能力——40Gbps芯片至芯片/光模块,28Gbps背板,丰富背板应用并且增强了预加重能力,完善了芯片到芯片的互联以及主体部分的互联,Altera将自身产品的带宽提高到之前的2倍以上。而目前赛灵思7系列收发器速度最高达到28Gbps,所以在这一方面,Altera有自己的优势。
•精度可调DSP模块
Altera的20nm器件将采用5TFLOP的单精度IEEE754浮点处理技术,这相对于Altera自己的28nm器件而言,DSP浮点处理性能提高到5倍以上。Misha表示,一直以来,DSP浮点运算能力都是Altera产品的一大优势,相信在20nm工艺上还会继续保持。

FPGA精英赛打响
在两年前,赛灵思可谓是雄霸FPGA领域,但从28nm的发布和量产上,Altera的脚步逐渐逼近,并有反超之势,尤其在中国市场上,据Misha介绍,Altera在中国占据了60%的市场份额。可见,Altera虽然在全球市场份额上低于赛灵思约5个百分点,但是在中国却占据领先地位。Altera资深工程师花小勇告诉记者,FPGA产品的应用周期是这样,从样片推出到大规模出货,一般要一两年左右的时间,由此我们可以推断,Altera早在两年前就已经开始了自己的赶超之旅。
对于基于20nm的产品发展进程,Misha称,目前正在跟客户讨论产品的发展路线,估计明年上半年会有相应的软件推出,下半年会有样片提供给客户。
似乎在20nm节点上,Altera又快了一步,但相信赛灵思绝不会示弱,很快会有他们的20nm技术和最新进展发布,又一场市场争夺战的号角即将吹响了。


 

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