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來源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察 自1998年推出以來，AMD的Spartan FPGA已經(jīng)在全球多個行業(yè)和市場獲得了如醫(yī)療、宇宙探索和科研等領(lǐng)域客戶廣泛的認(rèn)可，推動了包括日常使用的技術(shù)和很多突破性的進展。 在AMD 自適應(yīng)和嵌入式計算事業(yè)部成本優(yōu)化型芯片營銷高級經(jīng)理Rob Bauer看來，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)勢有著密切的關(guān)系；另一方面，市場對于成本優(yōu)化型FPGA和成本優(yōu)化型解決方案有著迫切需求，推動AMD在這個領(lǐng)域里不斷投資。 當(dāng)然，在需求量增加的同時，伴之而來的是不同領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品提出的不同考驗。 FPGA正在面臨的考驗 “首先，我們看到對邊緣互聯(lián)設(shè)備與傳感器方面的需求在持續(xù)激增，同時部署也在增加。預(yù)計到2028年，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量將增加一倍以上，這會推動產(chǎn)生對于更高數(shù)量I/O的需求、對更通用I/O的需求，以及對于邊緣端安全解決方案的需求。”Rob Bauer舉例說。 其次，對于FPGA而言，首先要面對的就是設(shè)計工程人員短缺的問題，因為只有這樣的人才能用FPGA產(chǎn)品幫助打造和設(shè)計復(fù)雜的系統(tǒng)。根據(jù)IBS的預(yù)測，全球設(shè)計工程師短缺的缺口約為30%，這一短缺不可能在短時間內(nèi)彌補。 面對這個問題，Rob Bauer表示，現(xiàn)階段要做的就是需要最大限度地提高開發(fā)人員的效率。 AMD 自適應(yīng)和嵌入式計算事業(yè)部FPGA成本優(yōu)化型產(chǎn)品組合產(chǎn)品線經(jīng)理Romisaa Samhoud則同時指出，對于軟件行業(yè)存在幾個挑戰(zhàn)：其一是客戶學(xué)習(xí)曲線的問題，因為有非常多樣化的供應(yīng)商和不同的工具；其二，客戶希望希望能夠提高開發(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，對于這些邊緣端的應(yīng)用，因為有持續(xù)的需求，所以他們對長效的生命周期和穩(wěn)定的供應(yīng)鏈有確切的需求。例如在工業(yè)市場，客戶甚至要求產(chǎn)品的生命周期要超過15年。這是因為這些客戶在投產(chǎn)之前可能需要花數(shù)年的時間去做研發(fā)系統(tǒng)，這樣才能保證他們在后端有比較可靠的投資回報。為了實現(xiàn)這一點，AMD也能夠在長時間內(nèi)保持產(chǎn)品穩(wěn)定性。 Rob Bauer總結(jié)說，在低成本FPGA方面，AMD擁有幾點優(yōu)勢： 首先，在工具方面，AMD通過用統(tǒng)一、集成的一套工具使工作人員和公司的客戶在整個設(shè)計流程中更高效地完成設(shè)計，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，能保證有長效壽命和較長使用周期需求的產(chǎn)品的供給，這也是AMD客戶非常看中的。 Rob Bauer進一步指出，在與競爭對手做必交時，很難通過單個器件去衡量整個系統(tǒng)的成本優(yōu)勢。因為這同時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Spartan UltraScale+ FPGA系列器件去實現(xiàn)非常具有競爭力的價值組合。”Rob Bauer強調(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，公司帶來了業(yè)界極高的 I/O 邏輯單元比，備多達(dá) 572 個 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)用實現(xiàn)任意連接。AMD方面強調(diào)，新一代的FPGA采用的是經(jīng)業(yè)界驗證的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)計更好的促進了接口的連接，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，同時我們對于I/O的擴展、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)用來看，下圖就為大家展示了我們有一臺服務(wù)器，里面有非常多的元器件，包括CPU、GPU、電源管理和散熱。我們在采用基板管理控制器這樣的能力之外，可以看到這些器件有非常好的對于板上各個元器件統(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)計來運行。”Romisaa Samhoud舉例說。 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，可以實現(xiàn)任意連接，這對于傳感和一些控制應(yīng)用來講非常有用。“特別重要的是，像工業(yè)機器人這樣的應(yīng)用，因為機器人上面都有非常多的傳感器、攝像頭、機動馬達(dá)和工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，它們需要這些功能去統(tǒng)籌運行。”Romisaa Samhoud強調(diào)。
除了采用更先進16納米制程之外，AMD也對如DDR內(nèi)存和PCIe等相關(guān)的互聯(lián)IP進行了硬化，能夠?qū)⒔涌诠慕档?0%。同時，AMD也增加了該產(chǎn)品的片上內(nèi)存總數(shù)，這主要是因為AMD為其增加了UltraRAM存儲的支持，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行，進一步實現(xiàn)接口效率提升與降低功耗。 再疊加和對各種封裝的支持（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展性，從成本優(yōu)化型 FPGA 直到中端及高端產(chǎn)品。 “通過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 PCIe Gen4 接口支持的 AMD UltraScale+ FPGA，該系列能為客戶同時提供功率效率與面向未來的功能。”AMD方面強調(diào)。 安全也是這款FPGA的另一大亮點。據(jù)了解，AMD為該系列FPGA帶來了極為卓越的安全功能。 首先看保護 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，能提供先進的 IP 保護，抵御不斷演進的網(wǎng)絡(luò)攻擊和威脅。物理不可克隆功能會為每個器件提供唯一指紋，以提升安全性；其次，通過PPK/SPK 密鑰支持，有助于管理過期或受損安全密鑰。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，增強的單事件干擾性能有助于客戶進行快速、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)計套件和 Vitis 統(tǒng)一軟件平臺提供支持，使硬件與軟件設(shè)計人員能夠通過一款設(shè)計人員環(huán)境進行從設(shè)計到驗證，充分利用這些工具及所包含 IP 的生產(chǎn)力優(yōu)勢。 “我們最大的優(yōu)勢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。”Romisaa Samhoud總結(jié)說。
最后，AMD方面還強調(diào)，公司一貫以來對產(chǎn)品都有長效生命周期的承諾。從下圖可以看到，自2009年開始，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。“我們新一代的產(chǎn)品設(shè)計也是計劃支持超過15年的產(chǎn)品生命周期，能夠去支持在工業(yè)、醫(yī)療等多個行業(yè)的應(yīng)用。”Rob Bauer說。“除此之外，在可行的情況下我們也會跟供應(yīng)商去合作，進一步拓展我們產(chǎn)品使用周期。”Rob Bauer補充道。
作為FPGA的開拓者，AMD（Xilinx）在過去數(shù)十年了已經(jīng)積累了深厚的經(jīng)驗，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個邏輯單元到218,000個邏輯單元的從SU10P到SU200P的產(chǎn)品。 “我們最大優(yōu)勢在于我們產(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，我們還提供經(jīng)過長期驗證的工具。當(dāng)然，我們還具備作為一家供應(yīng)商的長期穩(wěn)定性。”Rob Bauer說。 這也正是AMD在FPGA市場繼續(xù)開疆辟土的底氣。 |
