賽靈思現(xiàn)已向客戶推出世界最大容量的 FPGA：Virtex?-7 2000T。這款包含 68 億個晶體管的FPGA具有 1,954,560 個邏輯單元，容量相當(dāng)于市場同類最大28nm FPGA 的兩倍。這是賽靈思采用臺積電 (TSMC) 28nm HPL工藝推出的第三款 FPGA，更重要的是，這也是世界第一個采用堆疊硅片互聯(lián) (SSI) 技術(shù)(該技術(shù)是賽靈思致力于實(shí)現(xiàn)3D IC 的方法)的商用FPGA(參見 Xcell 雜志第 74 期的封面報(bào)道)。
賽靈思可編程平臺開發(fā)全球高級副總裁 Victor Peng 指出：“Virtex-7 2000T FPGA 是賽靈思創(chuàng)新和業(yè)界合作史上的一個重大里程碑。如果沒有堆疊硅片互聯(lián) (SSI) 技術(shù)，至少要等到下一代工藝技術(shù)，才有可能在單個FPGA中實(shí)現(xiàn)如此大的晶體管容量。就通常新一代產(chǎn)品的推出而言，SSI 至少提前一年將我們的最大型 28nm 器件交付給了客戶，這對 ASIC 和 ASSP 仿真和原型而言尤其重要。”
傳統(tǒng)上， FPGA 廠商習(xí)慣于采用最新芯片工藝技術(shù)來實(shí)現(xiàn)他們的新架構(gòu)，充分發(fā)揮摩爾定律的作用，這樣晶體管的數(shù)量每 22 個月就能隨最新芯片工藝技術(shù)的推出而翻一番。過去 20 年，F(xiàn)PGA 廠商一直遵循摩爾定律的發(fā)展，不斷推出新的 FPGA，實(shí)現(xiàn)器件容量的倍增。
然而，針對 Virtex-7 2000T 和 Virtex-7 系列的幾個其他產(chǎn)品，賽靈思打造了 SSI 技術(shù)。該技術(shù)在無源硅中介層上并排連接著幾個硅切片(有源切片)，該切片再由穿過該中介層的金屬連接，與印制電路板上不同 IC 通過金屬互聯(lián)通信的方式類似。通過這種技術(shù)，賽靈思讓器件的發(fā)展步伐超過了摩爾定律的速度。Virtex-7 2000T FPGA 的容量是市場同類最大28nm 器件的兩倍，而且比賽靈思最大型的 Virtex-6 FPGA 大 2.5 倍。賽靈思Virtex-7 FPGA 產(chǎn)品線經(jīng)理 Panch Chandrasekaran 指出，該架構(gòu)的真正優(yōu)勢在于，雖然2000T由 4 個切片組成，但它仍保持著傳統(tǒng) FPGA 的使用模式，設(shè)計(jì)人員可通過賽靈思工具流程和方法將該器件作為一款極大型 FPGA 進(jìn)行編程。
除具有 1,954,560 個邏輯單元外，Virtex-7 2000T 還包括含有 305,400 個 CLB 切片的可配置邏輯塊 (CLB) ，分布式 RAM 容量高達(dá) 21,550 Kb。它共有 2,160 個 DSP slice、46,512 個 BRAM、24 個時鐘管理模塊、4 個 PCIe? 模塊、36 個 GTX 收發(fā)器(每個性能達(dá)12.5 Gbps)、24 個 I/O bank 和共 1,200 個用戶 I/O。
Virtex-7 2000T 的推出， 標(biāo)志著賽靈思取得了一個重大成就，也標(biāo)志著賽靈思向半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的 3D IC時代邁進(jìn)了一大步。Chandrasekaran 指出，該產(chǎn)品的真正價(jià)值在于開啟了用戶創(chuàng)新之門，為苦心尋找最大容量器件的客戶帶來了新的設(shè)計(jì)能力。他說：“對那些希望加速產(chǎn)品開發(fā)，為軟件開發(fā)人員提供芯片仿真功能，或者期望將多個芯片整合到單個器件中，以及那些發(fā)現(xiàn)其設(shè)計(jì)不能采用 ASIC 的客戶而言，他們都將從這一了不起的技術(shù)中大受其益。通過采用SSI 技術(shù)，賽靈思現(xiàn)在就把下一代工藝才能提供的超大容量FPGA，交到設(shè)計(jì)人員手中?！?
ASIC 和 IP 仿真及原型
Gary Smith EDA 的設(shè)計(jì)工具分析師兼 ASIC 方法專家 Gary Smith 指出，目前高端 ASIC 或 ASSP 設(shè)計(jì)平均包含 4.2 億個門。“我聽說過的最大產(chǎn)品包含 11 億個門?！庇捎陂T的數(shù)量很多，不管是商用仿真系統(tǒng)，還是自己動手設(shè)計(jì)的 ASIC 原型設(shè)計(jì)電路板，90% 以上的 ASIC 設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)都要采用某種形式的硬件輔助驗(yàn)證系統(tǒng)。
傳統(tǒng)上，創(chuàng)建商用模擬仿真系統(tǒng)的公司或自己進(jìn)行原型設(shè)計(jì)的團(tuán)隊(duì)一直是廠商推出最大型 FPGA 產(chǎn)品的首批使用客戶。商用仿真系統(tǒng)供應(yīng)商希望盡可能提高 FPGA 的容量。Chandrasekaran 指出：“尤其是這個市場的設(shè)計(jì)，將因?yàn)閾碛蠽irtex-7 2000T 超越摩爾定律的容量而獲益匪淺。Virtex-7 2000T可以讓他們現(xiàn)在即可向他們的客戶推出擁有下一代容量的仿真系統(tǒng)，并最終使得這些客戶大大縮短開發(fā)時間，并更快向市場推出更多新的、更具創(chuàng)新性的產(chǎn)品?！?
大多數(shù)商用模擬仿真系統(tǒng)包括兩個或兩個以上電路板，以及數(shù)個 FPGA，這具體取決于客戶需要模擬仿真的 ASIC、IP甚至系統(tǒng)的大小。同時，模擬仿真系統(tǒng)的客戶可用其加速驗(yàn)證，確保設(shè)計(jì)功能正常，而且能為軟件團(tuán)隊(duì)提供設(shè)計(jì)的硬件版本，幫助軟件團(tuán)隊(duì)盡快啟動開發(fā)工作，等代工廠推出實(shí)體芯片 ASIC 后就能基本完成軟件設(shè)計(jì)。這當(dāng)然有助于加快產(chǎn)品上市進(jìn)程。
就商用模擬仿真系統(tǒng)的典型使用模式而言，用戶首先用傳統(tǒng)的 EDA 驗(yàn)證軟件來設(shè)計(jì) ASIC 或 IP并驗(yàn)證其功能，做好這步工作之后，就能在商用仿真器中實(shí)現(xiàn)寄存器傳輸級 (RTL) 版本設(shè)計(jì)，以便進(jìn)一步進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證。每個仿真器廠商通常提供自己的軟件，配合賽靈思的設(shè)計(jì)軟件工作，以綜合 RTL，并將 ASIC 設(shè)計(jì)分區(qū)到不同的模塊，讓這些模塊在仿真器中的各個 FPGA 上實(shí)現(xiàn)優(yōu)化分配。模擬仿真廠商的軟件連接到運(yùn)行不同 EDA 驗(yàn)證工具的工作站或 PC 上，在仿真器上運(yùn)行的同時進(jìn)行設(shè)計(jì)測試。
模擬仿真廠商也提供了低成本的選擇，有時稱作仿真器的“復(fù)制品”或者統(tǒng)稱為“原型系統(tǒng)”。這些低成本選擇只能仿真 ASIC 功能。公司為軟件團(tuán)隊(duì)提供這些系統(tǒng)，旨在幫助他們快速開發(fā)日后將在設(shè)計(jì)中運(yùn)行的驅(qū)動程序、固件和應(yīng)用。
Chandrasekaran指出，更大型的 FPGA 能讓模擬仿真廠商推出更高容量的模擬仿真系統(tǒng)，也能用較少的FPGA構(gòu)建中低容量的系統(tǒng)，從而提升在該系統(tǒng)上運(yùn)行的設(shè)計(jì)的整體時鐘速度的同時，降低功耗和材料清單成本。Chandrasekaran 說：“Virtex-7 2000T 容量非常大，廠商甚至能夠在單個 FPGA 芯片基礎(chǔ)上構(gòu)建仿真器。由于設(shè)計(jì)運(yùn)行的芯片數(shù)量減少，甚至只需要一個芯片，因此系統(tǒng)整體性能也能變得更快?！?
如果設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)買不起市場上現(xiàn)成的價(jià)值可能超過百萬美元的昂貴模擬仿真系統(tǒng)，Virtex-7 2000T也是不錯的選擇。Chandrasekaran 指出：“許多設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)都構(gòu)建自己的定制開發(fā)板來進(jìn)行 ASIC或整個系統(tǒng)功能的原型和/或模擬仿真，快速啟動軟件開發(fā)。即便用仿真系統(tǒng)來開發(fā)自己 IC 的設(shè)計(jì)人員也能為軟件團(tuán)隊(duì)提供自己的不同版本的 FPGA。”
Chandrasekaran 表示，該器件對 IP 廠商也有吸引力。IP 廠商不僅能用 FPGA 來開發(fā)新的IP模塊，還能用其向潛在客戶演示 IP核的功能。
