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“要來一群都來,要不來一個也不來”，林黛玉說。好像商量好了似的，經(jīng)過一段時間的沉積，FPGA廠商在本周集體發(fā)聲了。Xilinx公司發(fā)布了FPGA集成模擬技術(shù)，Intel推出面向工業(yè)和汽車市場的全新多功能FPGA Cyclone 10，Lattice發(fā)布了《分布式異構(gòu)處理的行業(yè)應(yīng)用》白皮書。當(dāng)然，本文重點介紹美高森美公司（Microsemi），它首次推出了具備500K邏輯單元和12.7G收發(fā)器的PolarFire FPGA器件，進軍中端市場，與Xilinx和Intel這兩大巨頭展開正面角逐。 長期以來，只有Xilinx和曾經(jīng)的Altera（如今是Intel的一個部門）兩家公司能夠生產(chǎn)中高端的FPGA器件。美高森美（Microsemi）僅能生產(chǎn)低密度的FPGA器件，其特點是配備非易失的Flash（而不是易失的SRAM）存儲器，主要用于國防軍工、航空航天等特殊領(lǐng)域。如今，Microsemi何以有能力推出中密度的FPGA器件呢？它要針對哪些應(yīng)用市場呢？Microsemi系統(tǒng)級芯片產(chǎn)品組SoC業(yè)務(wù)部副總裁兼業(yè)務(wù)部經(jīng)理Bruce Weyer和系統(tǒng)級芯片產(chǎn)品組產(chǎn)品線高級營銷總監(jiān)Shakeel Peera為我們給出了答案。 首先，開發(fā)全新產(chǎn)品需要克服一系列的技術(shù)難題，所以招攬人才是第一位的�？汕傻氖�，Microsemi碰到了招攬人才的好機會。近幾年業(yè)內(nèi)發(fā)生的一系列并購事件導(dǎo)致了各類技術(shù)人才的逸出。新招募的這些人才幫助Microsemi解決了新產(chǎn)品開發(fā)所面臨的三個主要挑戰(zhàn)：高速I/O接口設(shè)計、并行處理單元設(shè)計和開發(fā)軟件的設(shè)計。解決了這些問題，Microsemi就擁有了能夠與Xilinx及Intel競爭的技術(shù)實力。 
圖1：Microsemi的FPGA/SoC產(chǎn)品路線圖 其次，Microsemi看準(zhǔn)了一個市場空隙，即核心網(wǎng)之外的邊緣網(wǎng)絡(luò)處理市場，包括1G以下帶寬的無線接入和10~40G帶寬的有線接入，以及工業(yè)4.0相關(guān)的應(yīng)用。這些市場在要求比較高的FPGA性能的同時還對功耗和成本比較敏感。Xilinx和Intel這樣的一線FPGA廠商的做法是采用與高端FPGA相同的架構(gòu)，針對中級市場進行適當(dāng)?shù)牟眉�，這樣可以節(jié)省可觀的研發(fā)費用。我們知道，在如今的半導(dǎo)體工藝節(jié)點，新一代產(chǎn)品的開發(fā)成本已經(jīng)高到令人望而卻步的程度，采用統(tǒng)一的產(chǎn)品架構(gòu)是實現(xiàn)成本控制的有效方式。 Microsemi認(rèn)為，他們可以專門針對中級市場研發(fā)出功耗更低、成本效益更好的FPGA器件。他們把這個產(chǎn)品系列稱作PolarFire，意思是像極地一樣冰冷（低功耗），但又呈現(xiàn)火一樣的力量（高性能）。 Microsemi為PolarFire器件實施了一系列降低成本的措施。例如，Microsemi采用了基于SONOS的28nm CMOS工藝。我們知道，28nm是一個主流的、比較經(jīng)濟的半導(dǎo)體工藝節(jié)點。與傳統(tǒng)的閃存技術(shù)相比，SONOS（Silicon-Oxide Nitride-Oxide-Silicon）可以顯著降低電荷泵電壓，從而降低器件的功耗。相比之下，一線廠商要采用更昂貴的HKMG或FinFET半導(dǎo)體工藝來降低功耗。PolarFire的架構(gòu)為低于500K邏輯門而優(yōu)化，片上收發(fā)器也針對12.7Gbps的速度而優(yōu)化�？傊@是一款面向中級市場特別開發(fā)的成本優(yōu)化器件。 同樣地，PolarFire的功耗也得到了優(yōu)化。由于Microsemi的FPGA器件是基于閃存的，其非易失特性使得PolarFire具備一個先天優(yōu)勢，那就是極低的靜態(tài)功耗和可以忽略不計的浪涌功耗。此外，集成的硬IP核、功率優(yōu)化的收發(fā)器和Flash*Freeze低功耗模式都有助于PolarFire綜合功耗的降低。 Peera先生說，功耗的降低可以增加系統(tǒng)的熱冗余度、提升計算能力。PolarFire適應(yīng)無風(fēng)扇的應(yīng)用，無需或僅使用小型散熱片就可以應(yīng)對。據(jù)稱，PolarFire的功耗比競爭產(chǎn)品低一半，而對于客戶來說，功耗每降低1瓦特意味著1.5美元的BOM成本節(jié)約。 除了成本更低、功耗更低，PolarFire與競品相比的第三個優(yōu)勢是其安全特性。Peera先生介紹說，網(wǎng)絡(luò)安全性是網(wǎng)絡(luò)邊緣的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備首要的考慮因素：價值400美元的DPA黑客攻擊設(shè)備可能帶來數(shù)百萬美元的IP損失。他說，PolarFire在防止超額生產(chǎn)和克隆、全面的設(shè)計IP保護、信任根、 安全的數(shù)據(jù)通信和防篡改等方面都提供業(yè)界最佳的安全性。
圖2：PolarFire FPGA框圖 在可靠性方面，作為軍工和航空航天領(lǐng)域?qū)＜业腗icrosemi更具優(yōu)勢。Peera介紹說，5%的電信設(shè)備故障由單粒子反轉(zhuǎn)（SEU）導(dǎo)致。PolarFire具有無錯誤SEU免疫架構(gòu)配置，這對于要求苛刻的電信設(shè)備供應(yīng)商來說更具吸引力。 對于用戶來說，Microsemi推出中密度的FPGA器件無疑是個好消息。自Altera被Intel收購之后，Xilinx好像失去了直接的競爭對手�，F(xiàn)在好了，半路上殺出來個PolarFire，用戶就有更大的選擇余地了。而且，PolarFire不僅僅是另一個FPGA，而且是一種不一樣的FPGA，它是基于閃存的，其差異化特征十分明顯。 最后需要提到的是，Weyer先生說，中國市場非常重要，甚至關(guān)系到PolarFire的成敗，因為中國的通信企業(yè)占據(jù)著整個通信領(lǐng)域相當(dāng)大的份額。同時，PolarFire也是Microsemi業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型的重要產(chǎn)品。過去，Microsemi主要提供國防軍工和航空航天應(yīng)用的分立器件，而現(xiàn)在其營業(yè)收入更多地來源于通信和數(shù)據(jù)中心市場。如果PolarFire能夠在中國市場取得成功，那么Microsemi的業(yè)務(wù)開展將更加順利。對于這樣一個如此重視中國客戶的公司，對于這樣一款成本更經(jīng)濟、功耗更優(yōu)化的FPGA器件，中國廠商們值得認(rèn)真地去考察一下。
圖3：PolarFire Eval Kit高性能套件可用于全面的開發(fā) 和測試 |
