電子業(yè)的四大趨勢(shì)

　　隨著我國(guó)政府“十二五”規(guī)劃的逐步推行，無線通信、新能源、集成電路、醫(yī)療保健等領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新倍受關(guān)注。為實(shí)現(xiàn)由“中國(guó)制造”向“中國(guó)創(chuàng)造”和“中國(guó)智造”的轉(zhuǎn)型與升級(jí)，新趨勢(shì)對(duì)電子產(chǎn)業(yè)提出了新的要求。

　　賽靈思(Xilinx)公司全球總裁兼CEO(首席執(zhí)行官) Moshe Gavrielov認(rèn)為，中國(guó)市場(chǎng)乃至全球范圍內(nèi)，有四大趨勢(shì)是推動(dòng)其業(yè)務(wù)不斷增長(zhǎng)并將長(zhǎng)期存在的市場(chǎng)發(fā)展因素。

　　第一，永不滿足的帶寬需求。尤其是智能手機(jī)、高清視頻等應(yīng)用帶來的無線和有線通信領(lǐng)域信息流量的爆炸式增長(zhǎng)。

　　第二，無處不在的連接計(jì)算需求。隨著信號(hào)處理、數(shù)據(jù)處理和基于IP的連接進(jìn)入幾乎每一個(gè)我們可以想象的電子設(shè)備中，機(jī)對(duì)機(jī)通信對(duì)連接計(jì)算的需求越來越多。

　　第三，持續(xù)擴(kuò)大的市場(chǎng)應(yīng)用海洋。數(shù)以百萬計(jì)的新的消費(fèi)者需要以低成本享受現(xiàn)代化的便利，低成本創(chuàng)新的市場(chǎng)因而加大。

　　第四，可編程勢(shì)在必行。成本因素正持續(xù)驅(qū)動(dòng)著電子產(chǎn)業(yè)從ASIC/ASSP定制化及標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)向前期NRE(非重復(fù)工程成本)成本可以忽略不計(jì)和風(fēng)險(xiǎn)較低的可編程平臺(tái)。

　　在這個(gè)連接能力無限強(qiáng)、嵌入式應(yīng)用無限多、計(jì)算能力無限大的時(shí)代，是否有創(chuàng)新/“智”造的規(guī)律可循?

　　“上市時(shí)間”比“上市成本”更重要

　　在半導(dǎo)體業(yè)，通常認(rèn)為，IC追求sooner,better,cheaper(更快、更好、更便宜)。在產(chǎn)業(yè)各個(gè)階段(上升期、成熟期和下降期)，這三點(diǎn)的重要性不同。因此產(chǎn)品差異化的含義也不同。

　　但是作為一家“智”造公司，更快比更便宜重要。例如蘋果公司的商業(yè)模式之一是上市時(shí)間(Time to Market)比上市成本(Time to Cost)更重要。即誰先到市場(chǎng)，誰就有話語權(quán)。因?yàn)橄M(fèi)者已經(jīng)接受了這個(gè)概念(包括價(jià)格)，因此后來者價(jià)格不容易高過前者，只能更低。

　　因此第一個(gè)出來，往往利潤(rùn)最高。并且第一個(gè)賣家決定了這類產(chǎn)品的價(jià)格。但是過去我們的觀念是“me too”(模仿)。不斷把價(jià)格壓低，幾年下來產(chǎn)品的利潤(rùn)被榨干。

　　究其原因，摩爾定律(圖2)告訴我們，未來18個(gè)月，集成電路(IC)將集成更多的晶體管，因此在價(jià)格上會(huì)有更便宜的IC產(chǎn)品，會(huì)有更多的功能集成在IC中。

　　FPGA高利潤(rùn)的奧秘

　　摩爾定律不僅為傳統(tǒng)的IC業(yè)提出了挑戰(zhàn)(晶體管密度和性能)，更帶來NRE的挑戰(zhàn)。當(dāng)IC制造的特征尺寸不斷縮小時(shí)，ASIC/ASSP(專用集成電路/專用用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品)的首次開工率在降低，取而代之的是FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件)等可編程平臺(tái)的應(yīng)用。這是因?yàn)榭删幊唐脚_(tái)具有靈活性高的突出特點(diǎn)，適用于廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。隨著半導(dǎo)體制程技術(shù)向28nm的演進(jìn)，使FPGA的功耗和制造成本都在大幅降低，相比之下，采用先進(jìn)制程的ASIC/ASSP的成本卻在不斷提高(圖3)，因此越來越多的新設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向FPGA平臺(tái)。

　　再轉(zhuǎn)到一個(gè)話題：當(dāng)今哪類半導(dǎo)體利潤(rùn)最高?通常認(rèn)為是高性能模擬器件。但這兩年的調(diào)查令人難以置信，竟然是可以大批量制造的數(shù)字器件——FPGA(如表1)。

　　究其原因，EDA(電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化)工具廠商Mentor Graphics公司的董事長(zhǎng)兼CEO(首席執(zhí)行官)Walden C. Rhines分析認(rèn)為，F(xiàn)PGA廠商的差異化做得好，因此更換FPGA供應(yīng)商的難度最大!具體來看，體現(xiàn)在產(chǎn)品的差異化、基礎(chǔ)架構(gòu)和生態(tài)環(huán)境等方面。產(chǎn)品差異化方面，F(xiàn)PGA廠商有高效的架構(gòu)，具有法律約束(專利組合和版權(quán))，在每個(gè)工藝節(jié)點(diǎn)率先產(chǎn)品上市?；A(chǔ)架構(gòu)方面，不同供應(yīng)商提供自己特殊的IP組合，用戶會(huì)對(duì)某些設(shè)計(jì)架構(gòu)產(chǎn)生熟悉性和依賴性。生態(tài)環(huán)境方面，F(xiàn)PGA廠商都有專門的第三方IP開發(fā)者，獨(dú)立的應(yīng)用支持和培訓(xùn)教育體系。

　　既然FPGA有較高利潤(rùn)，為何FPGA廠商的數(shù)量卻不多呢?賽靈思亞太區(qū)銷售及市場(chǎng)副總裁楊飛解釋為FPGA的門檻高：FPGA廠商和普通的IC廠商相比，軟件工程師的比例很大，例如賽靈思公司60%~70%的研發(fā)人員是從事軟件工作的。不僅用于支持芯片架構(gòu)，還因?yàn)镕PGA的應(yīng)用場(chǎng)景多樣復(fù)雜，專家式的服務(wù)很重要。

　　FPGA的28nm創(chuàng)新

　　賽靈思的愿景是在當(dāng)今的市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)下，為中國(guó)系統(tǒng)工程師提供一個(gè)基礎(chǔ)創(chuàng)新平臺(tái)。為此，賽靈思在四大關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域做了巨大的投入，誕生了四大關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新：

　　● 28nm工藝;

　　● SSI(堆疊硅片互聯(lián))技術(shù);

　　● EPP平臺(tái)(可擴(kuò)展處理平臺(tái));

　　● 混合信號(hào)集成技術(shù)。

　　其中，28nm是所有新產(chǎn)品的制程基礎(chǔ)。

　　2011年10月24日，TSMC(臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司)宣布已經(jīng)開始為客戶量產(chǎn)使用28nm工藝的晶圓，相關(guān)的客戶包括有AMD, Altera, Nvidia, Qualcomm及Xilinx等。TSMC中國(guó)區(qū)業(yè)務(wù)發(fā)展副總經(jīng)理羅鎮(zhèn)球2011年11月18日稱，其月產(chǎn)能已達(dá)12萬晶圓。

　　為了迎接28nm工藝時(shí)代，Xilinx早已未雨綢繆，此前于2011年3月發(fā)布了業(yè)界首款可擴(kuò)展處理平臺(tái)(EPP)—ZYNQ嵌入式處理器，同月又全球首發(fā)了28nm高性能低功耗FPGA產(chǎn)品—Kintex-7，6月發(fā)布高性能FPGA產(chǎn)品—Virtex-7。在TSMC宣布量產(chǎn)28nm晶圓的第三天—10月26日，Xilinx宣布堆疊封裝產(chǎn)品(SSI)正式量產(chǎn)。

　　28nm FPGA助力中國(guó)“智”造

　　作為“十二五”規(guī)劃的一部分，我國(guó)正努力成為一個(gè)全球性的研發(fā)中心，并努力擴(kuò)大內(nèi)需及滿足全球市場(chǎng)的需求。

　　在當(dāng)今時(shí)代，我們對(duì)芯片的要求將體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：平臺(tái)化，需要芯片和軟件兩部分，就像蓋房子一樣，研發(fā)人員可以用磚頭(芯片)和工程設(shè)備(開發(fā)工具)建造各種建筑;低功耗技術(shù)成為芯片設(shè)計(jì)中追求的最重要的指標(biāo)，低功耗條件下的高性能需要芯片設(shè)計(jì)工程師在電路設(shè)計(jì)上精雕細(xì)琢，并且采用先進(jìn)的半導(dǎo)體制程。

　　賽靈思一直注重軟硬件結(jié)合的產(chǎn)品推出，2008年推出了TDP(目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺(tái))，2011年又發(fā)布了基于28nm的系列FPGA產(chǎn)品，可以說為“智”造搭建了扎實(shí)的平臺(tái)，為工程師的靈感揮灑奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　28nm工藝的優(yōu)勢(shì)

　　工藝挑戰(zhàn)

　　今年10月，TSMC(臺(tái)積電)宣布其先進(jìn)的28nm工藝逐步實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，其中包括28nm高性能工藝(28HP)、28nm低功耗工藝(28LP)、28nm高性能低功耗工藝(28HPL)、以及28nm高性能移動(dòng)運(yùn)算工藝(28HPM)。在28nm方面，TSMC將同時(shí)提供高介電層/金屬柵(HKMG，High-k Metal Gate)及氮氧化硅(SiON)兩種材料選擇，與40nm工藝相較，柵密度更高、速度更快、功耗更少。之所以選擇跳過32nm，是因?yàn)楣に嚩际腔诜?wù)客戶的需求。相較于32nm，28nm的柵密度顯然高出許多。同時(shí)考慮到客戶在高性能應(yīng)用中對(duì)于速度以及無線移動(dòng)通訊對(duì)于低功耗方面的要求，分別推出以HKMG柵極工藝的28HP以及延續(xù)SiON柵極介電材料的28LP，相信會(huì)給客戶帶來更多在性能、功耗及成本方面的效益。

　　據(jù)TSMC負(fù)責(zé)研發(fā)的資深副總裁蔣尚義博士介紹，TSMC的HKMG用于28HP中的是全新的工藝，與40nm相較在相同漏電基礎(chǔ)上有50%的速度提升，相同速度基礎(chǔ)上漏電亦有大約50%的降低。盡管HKMG的工藝成本會(huì)增加，但是TSMC在每一代的工藝都會(huì)給客戶盡可能高的性價(jià)比。TSMC的28nm HKMG比一般32nm有更高的柵密度、更快的速度、更低的功耗，同時(shí)HKMG更進(jìn)一步降低了柵極的漏電。

　　2010年，TSMC已為客戶的28nm FPGA提供了先進(jìn)的硅穿孔(TSV, Through Silicon Via)以及硅中介層(Silicon Interposer)的芯片驗(yàn)證(prototyping) 服務(wù)。憑借TSMC研發(fā)的TSV及與IC制造服務(wù)業(yè)者兼容的晶圓級(jí)封裝技術(shù)，TSMC承諾與客戶緊密合作開發(fā)符合成本效益的2.5D/3D(2.5維/3維)集成電路系統(tǒng)整合方案。

　　如果用一個(gè)簡(jiǎn)單的量化標(biāo)準(zhǔn)來衡量28nm和40nm工藝的區(qū)別的話，集成度是傳統(tǒng)40nm工藝的兩倍。通過將更多功能單元集成在單一的系統(tǒng)級(jí)芯片上，企業(yè)可以大幅降低終端產(chǎn)品成本，并且可以制造出更小、更薄的產(chǎn)品。與傳統(tǒng)的40nm工藝相比，在指定速度下，28HPL的功耗最高可以減少一半(圖4)，部分設(shè)計(jì)的待機(jī)功率更可以低至30%，而速度上最高可以有將近80%的提升。

　　賽靈思的全新FPGA就是基于TSV技術(shù)的28nm新產(chǎn)品，賽靈思亞太區(qū)銷售及市場(chǎng)副總裁楊飛坦言這得益于28nm工藝技術(shù)——28nm高性能低功耗工藝(28HPL)。賽靈思推出了統(tǒng)一的Virtex架構(gòu)，將整體功耗降低一半且具有高容量(200萬邏輯單元)的7系列FPGA產(chǎn)品，不僅能實(shí)現(xiàn)出色的生產(chǎn)率，解決 ASIC 和 ASSP 等其他方法開發(fā)成本過高、過于復(fù)雜且不夠靈活的問題，使 FPGA 平臺(tái)能夠滿足日益多樣化的設(shè)計(jì)群體的需求。

　　設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

　　新工藝帶來新競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，將許多設(shè)計(jì)和制造上的挑戰(zhàn)也帶給業(yè)界，為此，要求設(shè)計(jì)者與EDA(電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化)和晶圓廠之間保持良好的合作以應(yīng)對(duì)全新的設(shè)計(jì)和制造挑戰(zhàn)。

　　談及SoC(系統(tǒng)級(jí)芯片)設(shè)計(jì)師在新的節(jié)點(diǎn)中將會(huì)遇到的工具和方法的轉(zhuǎn)變， Synopsys公司戰(zhàn)略聯(lián)盟總監(jiān)Kevin Kranen認(rèn)為，新節(jié)點(diǎn)面臨的挑戰(zhàn)各不相同：32nm和28nm的EDA工具需求相同，其所面臨的主要挑戰(zhàn)包括以下幾方面：

　?、庇捎赟iON柵極介質(zhì)厚度過薄難以控制，在降低柵極漏電和閾值變異性方面的挑戰(zhàn);

　?、苍?93nm光刻基本限值下的挑戰(zhàn);

　?、秤糜趨?shù)提取的新工藝拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建模方面的挑戰(zhàn);

　　⒋管理參數(shù)異變性，尤其是在簽核期間異變性的挑戰(zhàn)。

　　賽靈思的楊飛承認(rèn)，考慮到28nm時(shí)的掩膜成本比前一代工藝更高，同時(shí)賽靈思還要為芯片增加更多的性能和功能所帶來的芯片復(fù)雜度的提升、軟件效率的提升、更多的測(cè)試流程、開發(fā)更多的解決方案(賽靈思目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺(tái)，TDP)，所以賽靈思在28nm節(jié)點(diǎn)的研發(fā)投入較其他企業(yè)會(huì)更高。但是，研發(fā)的高投入是可以通過更多的市場(chǎng)和應(yīng)用來抵消掉。由于FPGA的可重新編程性，所以賽靈思不需要像ASIC/ASSP那樣針對(duì)細(xì)致化的市場(chǎng)或應(yīng)用來開發(fā)方案。因此，掩膜和研發(fā)成本就可以在許多不同的應(yīng)用和市場(chǎng)中攤銷掉了。最新的SSI技術(shù)(堆疊硅片互聯(lián))可以有效地幫助賽靈思實(shí)現(xiàn)大型FPGA芯片的生產(chǎn)良率，從而降低成本并開發(fā)出大型FPGA。因此相信在28nm節(jié)點(diǎn)或者更先進(jìn)的工藝上，F(xiàn)PGA是比ASIC和ASSP更具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的。

　　在降低設(shè)計(jì)總成本方面，賽靈思和Synopsys合作采取并收到明顯效果的3項(xiàng)措施如下：

　?、碧峁┖细竦臉?biāo)準(zhǔn)元件、內(nèi)存和接口IP;

　?、差A(yù)測(cè)試流程的優(yōu)化;

　?、晨焖僭秃虵PGA。

　　賽靈思28nm工藝平臺(tái)產(chǎn)品家族

　　以Virtex為統(tǒng)一架構(gòu)基礎(chǔ)，賽靈思將其28nm FPGA產(chǎn)品劃分三個(gè)系列：低端的Artix-7，中端的Kintex-7和高端的Virtex-7。相比于賽靈思之前的Virtex和Sparten兩大架構(gòu)，7系列FPGA共享統(tǒng)一架構(gòu)，并且采用TSMC高性能、低功耗(HPL)28nm工藝制造而成，具有優(yōu)秀的可擴(kuò)展性和高效的生產(chǎn)率，能夠在Artix-7、Kintex-7與Virtex-7 FPGA系列之間方便地進(jìn)行移植，系統(tǒng)制造商能夠?qū)Τ晒υO(shè)計(jì)方案輕松進(jìn)行擴(kuò)展，以滿足更低成本、更低功耗或更高性能的要求。

　　這三個(gè)系列將幫助賽靈思贏得更大的ASIC和ASSP市場(chǎng)份額，深入地打入從低功耗醫(yī)療設(shè)備到最高性能的有線和無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備更為廣闊的垂直市場(chǎng)。另外，在28nm工藝平臺(tái)之上，賽靈思還推出可擴(kuò)展處理平臺(tái)的Zynq產(chǎn)品系列，并配合相應(yīng)的ISE軟件開發(fā)環(huán)境。

　　三大產(chǎn)品系列

　　Kintex-7：低功耗及良好性價(jià)比

　　2011年3月，賽靈思全球第一款28nm產(chǎn)品——Kintex-7 325T FPGA發(fā)貨。

　　借助新的中端系列Kintex-7，賽靈思現(xiàn)在能夠?yàn)槭袌?chǎng)提供高性價(jià)比的FPGA產(chǎn)品。Kintex-7器件的性能比Artix-7 FPGA高40%，比Spartan-6快得多。Kintex-7系列器件的價(jià)格和功耗將是Virtex-6 FPGA的一半，但性能和功能等同。

　　Kintex-7器件特別受要求成本效益的信號(hào)處理應(yīng)用的歡迎，是實(shí)施長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)無線射頻和基帶子系統(tǒng)的理想選擇。配合賽靈思近期發(fā)布的第四代部分可配置技術(shù)，7系列的用戶可以進(jìn)一步降低功耗和成本，實(shí)現(xiàn)毫微微基站、微型基站和一般基站的廣泛部署。這些器件的串行連接性能、存儲(chǔ)性能和邏輯性能非常適合于大規(guī)模有線通信，比如把高速網(wǎng)絡(luò)帶到小區(qū)和每家每戶的10G無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)光線路終端(OLT)線卡。

　　此外，Kintex-7 FPGA還適用于消費(fèi)電子市場(chǎng)上的高清3D平板顯示器、用于新一代廣播視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)視頻協(xié)議橋、軍用航電需要的高性能圖像處理系統(tǒng)和支持多達(dá)128個(gè)高分辨率信道的超聲設(shè)備。

　　Virtex-7：支持下一代高帶寬系統(tǒng)

　　2011年6月，Virtex-7的首款產(chǎn)品Virtex-7 485T面世。

　　Virtex-7 FPGA專門針對(duì)需要最高性能和最高帶寬連接功能的通信系統(tǒng)進(jìn)行了精心優(yōu)化，相對(duì)前代FPGA系統(tǒng)在容量翻番的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了30%的系統(tǒng)性能提升和50%的功耗下降。Virtex-7 FPGA 具有200萬個(gè)邏輯單元、85Mb內(nèi)存、6.7Tb-MACS DSP吞吐量、2.8Tb/s串行帶寬以及完全集成的靈活混合信號(hào)功能，非常適用于最高性能的無線、有線、廣播基礎(chǔ)設(shè)備、航空航天與軍用系統(tǒng)、高性能計(jì)算以及ASIC原型設(shè)計(jì)與仿真應(yīng)用領(lǐng)域。

　　Virtex-7系列由T、XT和HT器件組成，可滿足不同的市場(chǎng)需求。

　　Artix-7：低功耗和低成本

　　Artix-7預(yù)計(jì)2012年上半年面市。新系列Artix是英文arctic(北極)的諧音，象征著該產(chǎn)品將有極低功耗(熱量)。

　　作為入門級(jí)產(chǎn)品，新Artix-7系列具有最低的絕對(duì)功耗和成本，并采用小尺寸封裝，密度為20,000到355,000邏輯單元。該器件的價(jià)格比Spartan-6 FPGA低35%，速度快30%，功耗低50%。從Spartan-6 FPGA轉(zhuǎn)移到Artix-7器件，設(shè)計(jì)人員可以實(shí)現(xiàn)將靜態(tài)功耗降低85%并將動(dòng)態(tài)功耗降低35%。

　　Zynq：可擴(kuò)展處理平臺(tái)

　　賽靈思2011年3月推出了全球第一個(gè)可擴(kuò)展處理平臺(tái)Zynq系列，為嵌入式領(lǐng)域注入了一股新鮮血液，徹底打破了傳統(tǒng)嵌入式處理器的性能瓶頸。

　　Zynq-7000產(chǎn)品系列，集基于ARM Cortex-A9 MPCore處理器的完整片上系統(tǒng)(SoC)和集成28nm可編程邏輯為一體，專為要求高處理性能的嵌入式系統(tǒng)而構(gòu)建，其目標(biāo)市場(chǎng)包括汽車駕駛員輔助、智能視頻監(jiān)控、工業(yè)自動(dòng)化、航空航天與軍用、廣播以及新一代無線應(yīng)用等。

　　ISE 13提升效率

　　當(dāng)今芯片的架構(gòu)設(shè)計(jì)/平臺(tái)成為必然，包括芯片和軟件兩部分，軟硬結(jié)合是架構(gòu)設(shè)計(jì)最主要的特征。因此，7系列的推出也伴隨著軟件開發(fā)環(huán)境的創(chuàng)新。

　　賽靈思ISE Design Suite 13設(shè)計(jì)套件，專門針對(duì)最新28nm 7系列FPGA，ISE 13致力于讓客戶最大限度地利用有限的時(shí)間和設(shè)計(jì)資源實(shí)現(xiàn)最大的生產(chǎn)力。

　　ISE 13在CORE Generator系統(tǒng)中提供了AXI(Advance extensible Interface，先進(jìn)的可擴(kuò)展接口)互聯(lián)支持，以構(gòu)建性能更高的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)架構(gòu)。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)如果構(gòu)建了自己的符合AXI協(xié)議的IP(知識(shí)產(chǎn)權(quán))，那么就能利用可選的AXI BFM(總線功能模型)驗(yàn)證IP仿真AXI互聯(lián)協(xié)議，從而可輕松確保所有接口處理都能正確運(yùn)行。賽靈思ISE 13還為設(shè)計(jì)人員帶來了強(qiáng)大的PlanAhead設(shè)計(jì)環(huán)境和分析工具。

　　堆疊硅片互聯(lián)：FPGA邁向3D

　　超越摩爾定律

　　長(zhǎng)期以來，摩爾定律因其驚人的準(zhǔn)確性，成為半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展的準(zhǔn)則和軌跡。但是，單單依靠摩爾定律，可控的功耗和代工廠良率無法滿足市場(chǎng)對(duì)資源無止境的需求。為此，賽靈思找到了一個(gè)新的思路—堆疊硅片互聯(lián)(SSI)技術(shù)，加上與伙伴合作的技術(shù)/工藝，使賽靈思成為挑戰(zhàn)3D(三維封裝)FPGA的先鋒，可以為市場(chǎng)推出一種能夠應(yīng)對(duì)當(dāng)下挑戰(zhàn)的可行的可編程解決方案。

　　2011年10月，賽靈思橫空出世了堪稱世界最大容量FPGA—Virtex-7 XC7V2000T，為業(yè)界首批堆疊硅片架構(gòu)的FPGA產(chǎn)品，其包含68億個(gè)晶體管，共200萬個(gè)邏輯單元(相當(dāng)于2000萬個(gè)ASIC門)。據(jù)賽靈思公司全球高級(jí)副總裁、亞太區(qū)執(zhí)行總裁湯立人介紹，Virtex-7 XC7V2000T不僅僅是晶體管數(shù)最大的FPGA產(chǎn)品，同時(shí)也是截至目前半導(dǎo)體歷史上集成晶體管數(shù)最多的單個(gè)IC—這不僅僅是摩爾定律的延續(xù)，更是對(duì)摩爾定律的超越。

　　因此，3D FPGA有望在一些領(lǐng)域內(nèi)逐步取代ASIC和ASSP。湯立人稱，Virtex-7 2000T FPGA標(biāo)志著賽靈思創(chuàng)新和行業(yè)協(xié)作史上的一個(gè)重大里程碑。對(duì)于客戶而言，其重大意義在于如果沒有SSI技術(shù)，至少要等演進(jìn)到下一代工藝技術(shù)，才有可能在單個(gè)FPGA中實(shí)現(xiàn)如此大的晶體管容量。現(xiàn)在，有了Virtex-7 2000T FPGA，客戶能立即為現(xiàn)有設(shè)計(jì)增添新的功能，不必采用ASIC，單個(gè)FPGA解決方案就能達(dá)到3~5個(gè)FPGA解決方案的功能，因而可大幅降低成本?；蛘攥F(xiàn)在就可以開始采用賽靈思的最大容量FPGA進(jìn)行原型設(shè)計(jì)和構(gòu)建系統(tǒng)仿真器。這和通常的更新?lián)Q代速度相比，至少可以提前一年時(shí)間。

　　SSI技術(shù)

　　新的SSI技術(shù)使賽靈思能夠?yàn)楫?dāng)代工藝技術(shù)帶來下一代的高密度性能，有望改善容量和集成度，節(jié)約PCB(印制電路板)板級(jí)空間，進(jìn)一步提高產(chǎn)量。Virtex-7 XC7V2000T主要架構(gòu)如圖6所示。

　　1. FPGA核心

　　最上層為FPGA核心層，采用4個(gè)含50萬邏輯單元的28nm FPGA核心(切片)肩并肩排布，而非采用2個(gè)含100萬邏輯單元的或單個(gè)200萬邏輯單元的FPGA核心。原因在于當(dāng)IC的規(guī)模和復(fù)雜度不斷提升的同時(shí)，其良品率將受到一定程度的影響。此種設(shè)計(jì)能在保證良品率的同時(shí)，提高邏輯單元數(shù)目。

　　2. 微凸塊

　　微凸塊并非直接連接于封裝，而是互聯(lián)到SSI技術(shù)最關(guān)鍵的部分——無源硅中介層，進(jìn)而連接到相鄰的芯片。這種設(shè)置方法能夠避免微凸塊受到靜電放電的影響，從而帶來巨大優(yōu)勢(shì)。通過芯片彼此相鄰，并連接至球形柵格陣列，該器件避免了采用單純的垂直硅片堆疊方法出現(xiàn)的熱通量、信號(hào)完整性和設(shè)計(jì)工具流問題。

　　3. 硅中介層

　　SSI技術(shù)設(shè)置了一個(gè)65nm工藝的無源硅中介層，其本質(zhì)類似于IC內(nèi)部的互連線，在芯片外部實(shí)現(xiàn)了芯片間的直接互聯(lián)。這樣解決了傳統(tǒng)方式所帶來的問題，將單位功耗芯片間連接帶寬提升了100倍以上，時(shí)延減至五分之一，也不會(huì)占用任何高速串行或并行I/O資源。而且，硅片中的芯片連接數(shù)量大大超過系統(tǒng)級(jí)封裝。而且這種方法的最大優(yōu)勢(shì)還在于節(jié)能性。通過SSI技術(shù)連接芯片，其功耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于通過大線跡、封裝或電路板連接的方式。