Hot Chips 2023 ：進一步揭露世界最大FPGA技術細節
2023-09-14 11:21:42 EETOP來源：科技新報(臺) 作者：癡漢水球
AMD在2022年2月14日，完成收購FPGA第一大廠賽靈思（Xilinx），價值約500億美元（原先估值350億美元，被AMD股價上漲推高），創下芯片產業的交易紀錄。因為FPGA可編程的特性，使其具靈活性、可客制性、平行處理能力、易于升級等優勢。
通過FPGA，芯片設計者能在芯片送交制造（Tape Out）前，先為即將完成的ASIC或系統單芯片（SoC）創建數位雙胞胎版本，有助于產品驗證，并提高開發軟件。人工智能蔚為風潮且相關技術快速翻新當下，FPGA更同時是AMD和英特爾（2015年6月以167億美元收購全球第二大FPGA廠商Altera）AI產品布局的重要一環。 AMD于今年 6月27日發布了世界最大的FPGA芯片Versal Premium VP1902，相較上一代賽靈思Virtex UltraScale+VU19P，增加了AI專用處理器Versal，所有性能規格指標都是兩倍起跳，并采用Chiplet設計，尺寸約為77×77毫米，擁有1,850萬個邏輯單元，以及控制平面操作的專用Arm 核心與協助調試的板載網絡。AMD預定第三季提供樣品給客戶，2024年初全面供貨。 Hot Chips 2023（第 35 屆）進一步揭露 Versal Premium VP1902 技術細節，就讓我們仔細瞧瞧這顆「專為研發更大芯片誕生」的巨大 FPGA。
▲ AMD開宗明義：現在就是 AI 時代，無論是 CPU、GPU 還是專用加速芯片，都要有 AI 能力。
▲ VP1902 設計目的不是當單設備使用，更多以叢集部署，以協助芯片驗證和測試。模擬有數十億個晶體管的現代SoC相當耗費資源，依芯片大小和復雜性，可能需要跨越多個機架、數十甚至數百個FPGA。
▲ 因為FPGA 電路密度遠不如原型設計的晶片，更大FPGA 容納更大晶片的設計邏輯，或FPGA 叢集放入更大規模設計。
▲ 2019 年 Hot Chips，賽靈思發表 Virtex UltraScale+ VU19P，今年 Versal Premium VP1902 規模則是兩倍。
▲ 由四塊 Chiplet 組成的 Versal Premium VP1902 邏輯密度是前代兩倍，且 AI 專用處理器 Versal 加持后，可提升八倍除錯表現。
▲ Versal Premium VP1902 各種性能指標約是上代產品兩倍。
▲ Versal Premium VP1902 規格細節。
▲ AMD 藉 Chiplet 技術「經濟的」擴大 FPGA 規模。
▲ 芯片連接與封裝方式，不僅需接合 Chiplet，且還需支持密集的高速 I/O。
▲ 前代 Virtex UltraScale+ VU19P 的 Chiplet 配置方式。
▲ 前代 Virtex UltraScale+ VU19P「又長又寬」配置導致難以擴展 I/O。
▲ 所以這次從1×4改為2×2，更能平衡Chiplet間的延遲。
▲ 2×2 Chiplet 亦能減少 40% 導線長度。
▲ 一顆 FPGA不夠，可以來第二顆。
▲ 結合更新 7 納米制程、兩倍規模、2×2 Chiplet 排列、可程式化芯片內網路。
▲ 四顆 VP1902 可比八顆 VU19P 有更高密度和更簡單系統設計。
▲ I/O 接口性能。
▲ FPGA 讀回性能。
▲ 經Versal加持，達八倍除錯效率。
▲ 八倍效率差距就是這樣來的。
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▲ 軟件串列掃描鏈（Scan Chain）的效能提升。
▲ 多層分區流程可更快速布局和布線。
▲ 經過17年發展，賽靈思最新FPGA成為AMD第六代設計模擬裝置。 這堪稱本屆 Hot Chips 罕見的完整簡報，內容鉅細靡遺，AMD 變相對「靠設計芯片過日子的潛在受眾」做了整整 30 分鐘廣告，但 AMD 也表示，這些 FPGA 也非常適合固件開發和測試、驗證 IP 區塊和原型開發用。既然AMD都放出世界最巨大FPGA，接著我們就期待手握Altera的英特爾會如何出招吧。
