28-nm Stratix V FPGA突破帶寬瓶頸,同時降低了系統功耗和成本
2010-04-20 19:54:43 本站原創自從1985年首款FPGA器件誕生以來,FPGA做為可編程邏輯器件(PLD)的主要產品,應用領域從最初的通信業不斷向消費電子、汽車、工業控制等滲透,客戶的認知程度越來越高。同時,FPGA不斷向ASIC、ASSP、DSP和嵌入式產品的傳統領域滲透,FPGA開發工具及測試廠商實力日益增強,加之全球領先的代工廠臺積電、臺聯電等的鼎力支持,FPGA產業環境漸成。
一方面,通信業一直是FPGA產業最重要的應用領域。移動互聯網對帶寬的需求,每年增長是50%以上。從設備的演進來看,在骨干網上40G、100G 系統應用越來越多,而且很快就會演進到400G 的系統。另一方面,消費電子等新興產業對產品及時上市、降低生產成本、更高的性能與更多的功能,在所在市場保持合理的功耗等要求恰恰是FPGA產品的強項。另外,由于在性能和靈活性方面的完美組合,FPGA在DSP領域的應用越來越普遍,諸如通信、多媒體和國防行業等高增長的市場都非常需要高性能的DSP技術。這些市場的特點在于始終處于連續的變化之中,不斷變化的標準、市場需求、客戶需求以及競爭態勢。要跟上市場變化,企業就需要一種強大且靈活的處理器——FPGA就是這種特別適合的技術。
正是基于FPGA的廣泛應用,Altera公司最新發布高帶寬FPGA——下一代28-nm Stratix® V FPGA。該系列包括四種型號產品:Stratix V GT FPGA,Stratix V GX FPGA,Stratix V GS FPGA和Stratix V E FPGA,滿足了無線/固網通信、軍事、廣播、計算機和存儲、測試和醫療市場的多種應用需求。
Stratix V FPGA
據Altera公司產品和企業市場副總裁Vince Hu 介紹,關于器件性能的提升主要體現在三個方面,第一個是I/O 上,第二是內核,第三在功耗和成本上。
Altera公司產品和企業市場副總裁Vince Hu
從I/O 來看,Stratix® V FPGA提供66 個高速收發器,支持數據速率達到12.5Gbps,可以直接推動背板和光模塊。還提供28-Gbps 的收發器。在Memory 接口方面提高了Memory 接口的性能和數量,性能而言可以支持單個DQ 線達到1.6 Gbps,高達7 組72 位800MHz DDR3 接口。從內核來看,增加了器件的密度,最大器件最多有1.1M邏輯單元,片上存儲器達到53M 比特,是上一代器件的2 倍。提供了高性能、精度可變的DSP,最多可以提供3680 個18×18 乘法器。另外集成了很多硬核的IP。從功耗和成本來看,Stratix® V FPGA采用第三代可編程功耗技術,可以極大的降低功耗。采用28-nm 更低的內核電壓以及定制最底層定制的三極管,通過這三個因素使功耗降低30%。28G 收發器,單個通道功耗低達200mW。除此之外,HardCopy V ASIC 可以提供更高的功耗消減,可以達到50%。
Vince Hu 先生重點講解了在內核方面的改進,例如新的ALM 的架構,它增加了2 個 寄存器,這樣可以提升邏輯效率和邏輯性能,同時對于Stratix V 最大密度的FPGA,這將提供多達 800K 額外的寄存器,它很適合需要大量流水和豐富寄存器的設計。對片上的Memory 做了重組,在Stratix V FPGA 里,采用M20K,單塊容量是20K Bit。因此,Stratix V 可以提供高達53M Bit 的片上RAM。
新的ALM 的架構
Vince Hu 先生隨后展示了28-Gbps 收發器。它采用10 個10.3G 的數據通路,構成整個100G 接口。對于Stratix V FPGA 只需要用4 個28-Gbps 收發器,成和體積上可以達到30%的消減,收發器功耗可以降低50%。
最后,Vince Hu 先生介紹了幾個典型的Stratix V FPGA 應用場景來作為總結,包括多個100G 以太網線卡應用,多片OTN Muxponder的實現等。