国际电子商情讯 随着Altera与赛灵思（Xinlinx）先后宣布推出28nm FPGA产品，FPGA市场已是颇有看头，对外，FPGA借助28nm先进工艺实现更高性能更低功耗进一步抢夺ASIC地盘，于内，FPGA自身发展方向出现分歧，究竟是着重发展高性能还是性能功耗并举，Altera与赛灵思两大行业巨头各执一端，向着两个不同方向扩展势力。赛灵思新近披露了其28nm产品细节，战局更清晰地呈现在我们面前。
赛灵思的最新7系列产品包括3个子系列，Artix-7、Kintex-7价和Virtex-7，在正式介绍产品之前，我们先来看这样一个表，看你最感兴趣的是哪一个子系列：
最新7系列产品与前代产品比较MJMesmc
可能很多读者注意到，Kintex-7价格不到Virtex-6系列的一半，但性能相当，同时功耗降低一半!使笔者印象最深刻的也是这款产品，可以预见，这样的性价比不仅对对手来说是一大威胁，对赛灵思自身的上代产品Virtex-6的销售也将造成冲击，不过也说明FPGA发展到28nm仍然遵循着摩尔定律。据了解，赛灵思将继续制造和支持目前已进入量产的Spartan-6和Virtex-6。
三个子系列均采用台积电和三星HKMG（高介金属闸）高性能低功耗工艺开发，在性能、工耗、成本方面比上代产品均有大幅改进。上文提及的Kintex-7以其性价比让人印象深刻，而Artix-7以低功耗、低成本为特色，它比Spartan-6速度快30%，功耗低一半，价格降低35%，主要用来满足此前ASSP、ASIC和低成本FPGA所针对的市场领域，如电池供电的便携式超声波设备。与Artix-7以低价胜出不同，Virtex-7则标榜业界最高系统性能和容量，密度达到200万个逻辑单元，比所有以前和现有的FPGA高出2.5倍。与Virtex-6相比，Virtex-7的系统性能番了一倍，功耗降低一半，速度提升了30%，是7系列中最高端的子系列。
除了高性能和低功耗，7系列产品还有一个很大的特色，那就是三个子系列的架构完全统一。这个统一的架构其实基于Virtex-6，从这三个子系列的任意一款都可以很轻易地转移到另一款的开发，高中低端之间的转换可以随时进行，设计方案可根据需要收放。比如用同一个IP，既可以开发高端售货机又可以转而开发低端手持设备。赛灵思全球高级副总裁汤立人对此表示：“这个特性极大地帮助厂商提高生产效率，他们不需要对每代产品进行高昂的IP和方案重设计，而能快速地扩展产品，满足相邻市场的需求。” 对于希望利用最新 7 系列 FPGA 进一步实现节能或提高系统性能和容量的客户来说，他们可以先用 Virtex-6 和 Spartan-6 FPGA 进行设计，然后在时机成熟时将设计方案进行移植。
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与ASIC争锋，FPGA疆域继续推进
从应用来看，赛灵思的7系列产品将FPGA推向了更广阔的市场，进一步抢夺了ASIC的地盘。
例如，Artix-7除了能做上文提到的便携超声波设备，还能满足数码单反相机的应用，后者是Sparten-6、Virtex-6实现起来均有难度的应用；同样，Kintex-7和Virtex-7也将FPGA的应用疆域再度拓宽：Kintex-7系列除了满足大批量10G有线通信设备所需性能，支持LTE无线网络部署，还能满足3D显示器的功耗和成本要求、下一代广播视频点播系统的性能和带宽；Virtex-7器件除了支持新一代有线接入设备，还支持高级雷达系统和高性能计算机系统。
赛灵思7系列产品应用方向MJMesmc
FPGA要想在ASIC的虎口里夺粮，必须要克服几个障碍：成本、系统性能、功耗和容量，汤立人表示，其中功耗是制约关键，例如，便携式医疗设备需要降低价格、缩减尺寸、降低静态功耗以支持电池供电操作；减少热耗散以便满足航空航天和国防领域在高性能计算、电子战和雷达系统方面较高的性能需求；太空与国防领域的应用则需要借助降低散热来提升性能，让电子作战与雷达系统具备更高性能的运算能力。所以7系列产品在功耗上大做文章，从I/O功耗、动态功耗和静态功耗入手，将功耗降至上代产品的一半。不仅是功耗，7系列产品在上述几个制约点上都有突破，容量更是从76万个逻辑单元上升到了最高200个逻辑单元。
汤立人进一步表示，预计借助28nm产品，FPGA在2014年可以做到110亿规模的市场，而单是凭借40nm和以前的产品，在同一时间内只能实现70亿的规模，而那时，整个ASIC/ASSP市场的规模大概为600亿。
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工艺之争，FPGA将走向何方？
综观赛灵思的7系列产品，与主要竞争对手Altera稍早推出的28nm FPGAStratix V差异除了架构的统一与否和收发器的带宽（Stratix V 带28Gbps收发器，Virtex-7收发器峰值速率为13.1Gbps）、逻辑单元密度等方面，最主要还在于工艺技术的选择，他们的选择分别代表了FPGA发展的两个方向：到底是向高性能发展还是高性能低功耗并举。
与赛灵思选择28nm HKMG高性能低功耗工艺不同，Altera选择的是TSMC高性能28nm HKMG工艺，因为他们认为客户更需要高性能，并且高性能和低功耗不能同时兼顾。与Altera观点相左，赛灵思认为低功耗是设计趋势，单纯追求高性能已无意义。“就像开车，你选择速度很快但油耗很高的，还是选择速度稍慢一点但油耗小一半的？”汤立人打了个比方。他坦承，在性能上，赛灵思的7系列比Stratix V相差大概10%，“但功耗却只有后者的一半，”汤立人强调。
他透露，目前已有6家客户看好并选择了这一产品，7系列产品将在明年一季度开始供货，支持 7 系列 FPGA 的早期试用 ISE 设计套件软件现已开始供货。
在工艺选择上，虽然两大巨头各执一端，都沿着自己的方向坚定地前进——事实上，不坚定也不行，因为改弦易辙是需要付出巨大代价的，至少需要1年到1年半的时间更改——可能终有一方会取得更大成就，然而对于市场来说，多元化的选择却未必是坏事，而且FPGA市场的前进也需要先行者们不断和多方探索。
Altera公开Stratix V谜底，28nm制高点争夺战开打MJMesmc
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Artix-7 FPGA 系列
Artix-7 系列提供了业界最低功耗、最低成本的 FPGA，采用小型化封装以及 Virtex 架构增强技术，能满足小型化大批量产品市场需求，这也正是此前 ASSP、ASIC 和低成本FPGA 所针对的市场领域。Artix-7 器件的密度从 2 万到 35.5万个逻辑单元不等，比Spartan-6 FPGA 速度快 30%，功耗降低一半，且价格也降低 35%。设计人员从Spartan-6 FPGA 移植到 Artix-7 器件，可将静态功耗降低多达 85%，动态功耗则降低多达 35%。其主要特性包括支持高达 3.75 Gbps 线速的 GPT 串行收发器、支持 3.3 V、连接到传统组件的 I/O，以及最低功耗的线焊封装，此外也可选尺寸最小的芯片级封装和1.0mm 焊球间距的低成本 PCB 制造封装。
Artix-7 FPGA既能满足电池供电的便携式超声波设备的低功耗高性能需求（功耗不到 2W），又能满足高端商用数码相机镜头控制和供电电压为12V的新一代车载信息娱乐系统的小型、低功耗要求，还能满足军用航空电子和通信设备严格的 SWAP-C（大小、重量、功耗和成本）要求。
Kintex-7 FPGA 系列
Kintex-7 系列是一种新产品，能以不到一半的价格获得 Virtex-6 FPGA 的性能，性价比翻一番，而且功耗减少一半，为高端功能提供了平衡优化的配置。这种高度优化的产品旨在用于低成本信号处理，其提供丰富的 DSP切片、内部存储器和 10.3 Gbps 的 GTX 串行收发器，且价格极富吸引力，理想适用于中等密度的应用需求。Kintex-7 FPGA 的逻辑密度从3 万到 40万逻辑单元不等，性能比 Artix-7 FPGA 高 40%，与 Virtex-6 FPGA 相当，速度比 Spartan-6 FPGA 提高 70%。
Kintex-7 FPGA 提供了低功耗高性能的信号处理能力，理想适用于长期演进 (LTE) 无线电和基带子系统的实现。第五代部分重配置技术进一步降低了功耗和成本，能广泛部署于毫微微基站、超微 (pico) 基站和主流基站中。上述产品的串行连接功能、存储器和逻辑性能也非常适用于大批量有线通信设备，如 10G 无源光网络 (PON) 光线路终端 (OLT) 线路卡，可为家庭社区提供高速网络。
此外，Kintex-7 FPGA 不仅能帮助开发人员满足消费电子市场中高清 3D 平板显示器严格的成本和功耗要求，而且还可以提供支持新一代广播视频点播系统的IP 视频桥接器所需的高带宽和性价比，以及军用航空和便携式超声波设备所需的高性能图形处理能力，以支持多达 128 个高分辨率通道。
Virtex-7 FPGA 系列
与 Virtex-6 FPGA 相比，Virtex-7 系列的系统性能翻了一番，功耗降低一半，速度提升30%，从而将这一业界最成功的 FPGA 架构推到了全新的高度。该系列产品针对通信系统进行了精心优化，以最大型的 FPGA 支持最高性能和最高带宽串行连接功能。Virtex-7 系列包含 Virtex-7T 和 Virtex-7XT 两个子系列产品，属于超高端产品之列，在嵌入式收发器、DSP 切片、存储器模块和高速 I/O 的数量与性能方面将 FPGA 技术发挥到了极致，为业界树立了新的基准。
Virtex-7T 器件提供多达 36 个 10.3 Gbps GTX 串行收发器，具有超高端逻辑容量（逻辑单元多达 200 万个），而且实现了业界最高的并行 I/O 带宽（SelectIO? 引脚多达 1200个）。这种 I/O 配置提供了最大数量的 72 位 DDR3 存储器并行 bank，支持 2,133 Mbps 的性能。Virtex-7XT 产品将功能进一步扩展，其单个 FPGA 就能实现最高串行带宽，不仅可提供多达 72 个速度达 10.3 Gbps 的 GTH 收发器，或 80 个 GTH 和 GTX 收发器（其中24 个运行速度为 13.1 Gbps，另外 56 个运行速度为 10.3 Gbps），而且还具有更高的DSP到逻辑比 (DSP-to-logic ratio)，可实现更高吞吐量，支持多达 3,960 个 600 MHz 的 DSP 切片，总性能达 4.7 TMAC。此外，7XT FPGA 还有更出色的片上BRAM到逻辑比，高达 65 MB，可满足低时延数据缓冲要求。赛灵思将在本系列中增加带有 28 Gbps 收发器的产品，具体情况将稍后披露。
Virtex-7 FPGA 旨在满足最高性能无线、有线和广播基础设施子系统的需求。Virtex-7 FPGA 的 TeraMACC 信号处理能力支持 400G 桥接和交换结构有线通信、高级雷达和高性能计算系统。产品开发人员可用单个 FPGA 的 100GE 线路卡实施方案取代 ASIC 和多芯片组 ASSP 解决方案，以增加带宽，从而满足集成式多路复用器/转发器应用中100GB 光传输网络 (OTN) 复用转发器、300G Interlaken 桥接器以及 400G 光网卡的需求。此外，这种超高端产品还提供了构建新一代测试测量设备所需的逻辑密度、性能和 I/O 带宽。如果系统确实需要采用 ASIC，那么 Virtex-7 FPGA 可帮助设计人员在原型设计和仿真阶段减少器件数量，从而降低成本，减少互连/设计的复杂性。
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