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來(lái)源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察 自1998年推出以來(lái)，AMD的Spartan FPGA已經(jīng)在全球多個(gè)行業(yè)和市場(chǎng)獲得了如醫(yī)療、宇宙探索和科研等領(lǐng)域客戶廣泛的認(rèn)可，推動(dòng)了包括日常使用的技術(shù)和很多突破性的進(jìn)展。 在AMD 自適應(yīng)和嵌入式計(jì)算事業(yè)部成本優(yōu)化型芯片營(yíng)銷高級(jí)經(jīng)理Rob Bauer看來(lái)，之所以Spartan FPGA能夠備受推崇，一方面是與公司該系列產(chǎn)品本身所具備的小型化器件尺寸規(guī)格、較低的密度和較優(yōu)化的成本的優(yōu)勢(shì)有著密切的關(guān)系；另一方面，市場(chǎng)對(duì)于成本優(yōu)化型FPGA和成本優(yōu)化型解決方案有著迫切需求，推動(dòng)AMD在這個(gè)領(lǐng)域里不斷投資。 當(dāng)然，在需求量增加的同時(shí)，伴之而來(lái)的是不同領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品提出的不同考驗(yàn)。 FPGA正在面臨的考驗(yàn) “首先，我們看到對(duì)邊緣互聯(lián)設(shè)備與傳感器方面的需求在持續(xù)激增，同時(shí)部署也在增加。預(yù)計(jì)到2028年，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量將增加一倍以上，這會(huì)推動(dòng)產(chǎn)生對(duì)于更高數(shù)量I/O的需求、對(duì)更通用I/O的需求，以及對(duì)于邊緣端安全解決方案的需求。”Rob Bauer舉例說(shuō)。 其次，對(duì)于FPGA而言，首先要面對(duì)的就是設(shè)計(jì)工程人員短缺的問(wèn)題，因?yàn)橹挥羞@樣的人才能用FPGA產(chǎn)品幫助打造和設(shè)計(jì)復(fù)雜的系統(tǒng)。根據(jù)IBS的預(yù)測(cè)，全球設(shè)計(jì)工程師短缺的缺口約為30%，這一短缺不可能在短時(shí)間內(nèi)彌補(bǔ)。 面對(duì)這個(gè)問(wèn)題，Rob Bauer表示，現(xiàn)階段要做的就是需要最大限度地提高開(kāi)發(fā)人員的效率。 AMD 自適應(yīng)和嵌入式計(jì)算事業(yè)部FPGA成本優(yōu)化型產(chǎn)品組合產(chǎn)品線經(jīng)理Romisaa Samhoud則同時(shí)指出，對(duì)于軟件行業(yè)存在幾個(gè)挑戰(zhàn)：其一是客戶學(xué)習(xí)曲線的問(wèn)題，因?yàn)橛蟹浅６鄻踊墓⿷?yīng)商和不同的工具；其二，客戶希望希望能夠提高開(kāi)發(fā)人員的工作效率；其三，客戶希望能夠獲得可信賴的結(jié)果。 
此外，對(duì)于這些邊緣端的應(yīng)用，因?yàn)橛谐掷m(xù)的需求，所以他們對(duì)長(zhǎng)效的生命周期和穩(wěn)定的供應(yīng)鏈有確切的需求。例如在工業(yè)市場(chǎng)，客戶甚至要求產(chǎn)品的生命周期要超過(guò)15年。這是因?yàn)檫@些客戶在投產(chǎn)之前可能需要花數(shù)年的時(shí)間去做研發(fā)系統(tǒng)，這樣才能保證他們?cè)诤蠖擞斜容^可靠的投資回報(bào)。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，AMD也能夠在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持產(chǎn)品穩(wěn)定性。 Rob Bauer總結(jié)說(shuō)，在低成本FPGA方面，AMD擁有幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)： 首先，在工具方面，AMD通過(guò)用統(tǒng)一、集成的一套工具使工作人員和公司的客戶在整個(gè)設(shè)計(jì)流程中更高效地完成設(shè)計(jì)，迅速投產(chǎn)； 其次，公司在產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性保障方面也有很深厚的積累，加上公司數(shù)十億器件發(fā)貨量的歷史加持，讓公司能夠不斷地提升產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性； AMD非常專注于供應(yīng)商和供應(yīng)的穩(wěn)定性。公司也有非常成熟穩(wěn)健的從業(yè)歷史，能保證有長(zhǎng)效壽命和較長(zhǎng)使用周期需求的產(chǎn)品的供給，這也是AMD客戶非�？粗械�。 Rob Bauer進(jìn)一步指出，在與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手做必交時(shí)，很難通過(guò)單個(gè)器件去衡量整個(gè)系統(tǒng)的成本優(yōu)勢(shì)。因?yàn)檫@同時(shí)還涉及到包括器件編程、執(zhí)行仿真與合成這樣的工作負(fù)載所需要的工具的成本。 “但是，我們是非常希望能夠通過(guò)Spartan UltraScale+ FPGA系列器件去實(shí)現(xiàn)非常具有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)值組合�！盧ob Bauer強(qiáng)調(diào)。這也正是公司在最近推出專為成本敏感型邊緣應(yīng)用打造的AMD Spartan UltraScale+ 系列的原因。 Spartan UltraScale+ 的出擊 據(jù)AMD介紹，新推出的AMD Spartan UltraScale+ FPGA 系列是廣泛的 AMD 成本優(yōu)化型 FPGA 和自適應(yīng) SoC 產(chǎn)品組合的最新成員，能為邊緣端各種 I/O 密集型應(yīng)用提供成本效益與高能效性能。 AMD方面指出，在基于 28 納米及以下制程技術(shù)的 FPGA 領(lǐng)域，公司帶來(lái)了業(yè)界極高的 I/O 邏輯單元比，備多達(dá) 572 個(gè) I/O 和高達(dá) 3.3 伏的電壓支持，可為邊緣傳感和控制應(yīng)用實(shí)現(xiàn)任意連接。AMD方面強(qiáng)調(diào)，新一代的FPGA采用的是經(jīng)業(yè)界驗(yàn)證的16納米FinFET制程工藝。使其較之上一代的28nm工藝產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)高達(dá)30%的功耗降低。
Romisaa Samhoud則介紹道，首先我們看到Spartan UltraScale+ FPGA系列產(chǎn)品設(shè)計(jì)更好的促進(jìn)了接口的連接，特別是在低密度端，可以看到有非常高的I/O和邏輯單元比，同時(shí)我們對(duì)于I/O的擴(kuò)展、電路板的管理和膠合邏輯都是非常重要的。
“我們?nèi)绻脭?shù)據(jù)中心的應(yīng)用來(lái)看，下圖就為大家展示了我們有一臺(tái)服務(wù)器，里面有非常多的元器件，包括CPU、GPU、電源管理和散熱。我們?cè)诓捎没骞芾砜刂破鬟@樣的能力之外，可以看到這些器件有非常好的對(duì)于板上各個(gè)元器件統(tǒng)籌的管理，可以確保我們的功耗、散熱和周邊設(shè)備能夠按照預(yù)想的設(shè)計(jì)來(lái)運(yùn)行�！盧omisaa Samhoud舉例說(shuō)。 他指出，AMD在高密度端不僅I/O的選擇非常多樣化，這些I/O也具備非常高的靈活性，可以實(shí)現(xiàn)任意連接，這對(duì)于傳感和一些控制應(yīng)用來(lái)講非常有用�！疤貏e重要的是，像工業(yè)機(jī)器人這樣的應(yīng)用，因?yàn)闄C(jī)器人上面都有非常多的傳感器、攝像頭、機(jī)動(dòng)馬達(dá)和工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，它們需要這些功能去統(tǒng)籌運(yùn)行�！盧omisaa Samhoud強(qiáng)調(diào)。
除了采用更先進(jìn)16納米制程之外，AMD也對(duì)如DDR內(nèi)存和PCIe等相關(guān)的互聯(lián)IP進(jìn)行了硬化，能夠?qū)⒔涌诠慕档?0%。同時(shí)，AMD也增加了該產(chǎn)品的片上內(nèi)存總數(shù)，這主要是因?yàn)锳MD為其增加了UltraRAM存儲(chǔ)的支持，也有其高達(dá)16.3 Gb/s的收發(fā)器速度，就能讓邏輯單元更好地運(yùn)行，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)接口效率提升與降低功耗。 再疊加和對(duì)各種封裝的支持（從小至 10x10 毫米），新的FPGA能以超緊湊的占板空間提供高 I/O 密度。廣泛的 AMD FPGA 產(chǎn)品組合也提供了可擴(kuò)展性，從成本優(yōu)化型 FPGA 直到中端及高端產(chǎn)品。 “通過(guò)16 納米 FinFET 技術(shù)和硬化連接，相較于 28 納米 Artix 7 系列，Spartan UltraScale+ 系列預(yù)計(jì)可降低高達(dá) 30% 的功耗。作為首款搭載硬化 LPDDR5 內(nèi)存控制器和8 個(gè) PCIe Gen4 接口支持的 AMD UltraScale+ FPGA，該系列能為客戶同時(shí)提供功率效率與面向未來(lái)的功能。”AMD方面強(qiáng)調(diào)。 安全也是這款FPGA的另一大亮點(diǎn)。據(jù)了解，AMD為該系列FPGA帶來(lái)了極為卓越的安全功能。 首先看保護(hù) IP方面，新系列的Spartan UltraScale+ FPGA支持后量子密碼技術(shù)并具備獲 NIST 批準(zhǔn)的算法，能提供先進(jìn)的 IP 保護(hù)，抵御不斷演進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)攻擊和威脅。物理不可克隆功能會(huì)為每個(gè)器件提供唯一指紋，以提升安全性；其次，通過(guò)PPK/SPK 密鑰支持，有助于管理過(guò)期或受損安全密鑰。而差異化功率分析則有助于防止側(cè)信道攻擊。器件還包含永久性篡改懲罰，以進(jìn)一步防止誤用。上述種種體現(xiàn)了其防止篡改的能力；最后，增強(qiáng)的單事件干擾性能有助于客戶進(jìn)行快速、安全配置，并提升可靠性。 除了領(lǐng)先的硬件以外，AMD也為該系列FPGA帶來(lái)更好的軟件支持。根據(jù)規(guī)劃，AMD希望公司的FPGA 和自適應(yīng) SoC 全產(chǎn)品組合能夠由 AMD Vivado 設(shè)計(jì)套件和 Vitis 統(tǒng)一軟件平臺(tái)提供支持，使硬件與軟件設(shè)計(jì)人員能夠通過(guò)一款設(shè)計(jì)人員環(huán)境進(jìn)行從設(shè)計(jì)到驗(yàn)證，充分利用這些工具及所包含 IP 的生產(chǎn)力優(yōu)勢(shì)。 “我們最大的優(yōu)勢(shì)就是我們的集成和整合。其他供應(yīng)商的現(xiàn)狀是非常分散化、碎片化的流程，但是AMD的思路就是把它做到了統(tǒng)一�！盧omisaa Samhoud總結(jié)說(shuō)。
最后，AMD方面還強(qiáng)調(diào)，公司一貫以來(lái)對(duì)產(chǎn)品都有長(zhǎng)效生命周期的承諾。從下圖可以看到，自2009年開(kāi)始，AMD就已經(jīng)推出了五代成本優(yōu)化型的FPGA系列產(chǎn)品，公司也為客戶提供了非常廣泛的選擇�！拔覀冃乱淮漠a(chǎn)品設(shè)計(jì)也是計(jì)劃支持超過(guò)15年的產(chǎn)品生命周期，能夠去支持在工業(yè)、醫(yī)療等多個(gè)行業(yè)的應(yīng)用�！盧ob Bauer說(shuō)�！俺酥猓诳尚械那闆r下我們也會(huì)跟供應(yīng)商去合作，進(jìn)一步拓展我們產(chǎn)品使用周期�！盧ob Bauer補(bǔ)充道。
作為FPGA的開(kāi)拓者，AMD（Xilinx）在過(guò)去數(shù)十年了已經(jīng)積累了深厚的經(jīng)驗(yàn)，并已經(jīng)擁有了豐富的FPGA產(chǎn)品組合。如在Spartan UltraScale+系列，AMD就能提供從11,000個(gè)邏輯單元到218,000個(gè)邏輯單元的從SU10P到SU200P的產(chǎn)品。 “我們最大優(yōu)勢(shì)在于我們產(chǎn)品組合的廣度；我們還擁有從成本優(yōu)化型到高性能器件的所有選擇；同時(shí)，我們還提供經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期驗(yàn)證的工具。當(dāng)然，我們還具備作為一家供應(yīng)商的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。”Rob Bauer說(shuō)。 這也正是AMD在FPGA市場(chǎng)繼續(xù)開(kāi)疆辟土的底氣。 |
