Altera關(guān)于SoC FPGA方案的問答

　Q1:驅(qū)動FPGA朝向SoC FPGA或可編程SoC發(fā)展的主要因素為何?此一發(fā)展所面臨的技術(shù)與市場挑戰(zhàn)為何?又該如何因應(yīng)或解決?

　　嵌入式設(shè)計中，提高系統(tǒng)性能，同時降低系統(tǒng)功耗，和板子面積都是常見的問題。隨著FPGA朝著摩爾定律發(fā)展，我們可以在我們的器件里集成更高級的功能。同時借助更小的工藝，我們可以得到功耗降低和性能提高的好處。

　　通過使用硬核IP，我們可以在器件中提供史無前例的集成度，并為我們帶來更多功能。這些好處可以使客戶可以減少板上分離器件的數(shù)目，從而減少系統(tǒng)成本。比如，我們固化了儲存器控制器，PCIe模塊，并增加了收發(fā)器的數(shù)目和速度。

　　由于我們在器件中所做的創(chuàng)新，嵌入式系統(tǒng)里使用FPGA變得非常通用。最近由UBM展開的一次嵌入式調(diào)查發(fā)現(xiàn)，接近45%的嵌入式設(shè)計師計劃在他們的下一個嵌入式項目中使用FPGA。我們發(fā)現(xiàn)了這個趨勢，很多我們的客戶在嵌入式系統(tǒng)中同時使用微處理器和FPGA。

　　在我們的28nm產(chǎn)品系列里，我們看到一個史無前例的機會來解決嵌入式開發(fā)者關(guān)于性能，功耗，集成度和成本等的問題。

　　FPGA硬件設(shè)計的靈活性有時也會帶來諸如設(shè)計復雜度增加的煩惱，特別是對于不熟悉FPGA硬件設(shè)計的處理器開發(fā)人員。Altera提供界面友好，操作簡單的系統(tǒng)集成工具—Qsys。利用Qsys進行系統(tǒng)集成非常方便。你只需選擇需要的IP，通過GUI界面將他們連接起來。Qsys能夠自動生成互聯(lián)邏輯(地址/數(shù)據(jù)總線連接、總線寬度匹配邏輯、地址解碼邏輯以及仲裁邏輯，等)。Qsys兼容業(yè)界標準接口IP比如Avalon總線接口，和AXI總線接口。Qsys現(xiàn)在支持100多個IP組件，今后還會有更多的兼容IP。很多流行的接口協(xié)議或者存儲器IP都與Qsys兼容。在嵌入式IP領(lǐng)域，我們移植的有：Nios II軟核處理器、JTAG、UART、SPI和RS232等等。當然客戶也可以通過Qsys，設(shè)計自定義的IP。

　　軟件的開發(fā)通常在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)周期占絕對重要的位置。為了縮短產(chǎn)品上市時間，誰更早開發(fā)軟件，誰就能占據(jù)先機，贏得市場。在您拿到芯片之前，Altera提供仿真平臺—虛擬目標，以便于您進行軟件設(shè)計的開發(fā)。Altera? SoC FPGA虛擬目標是對雙核ARM? Cortex? -A9 MPCore? 嵌入式處理器系統(tǒng)的快速功能仿真。在PC上運行，該仿真平臺運行Linux或者VxWorks操作系統(tǒng)，并且加入FPGA在環(huán)?？蛻艨梢詫嶋H開發(fā)電路板進行建模。虛擬目標與其仿真的實際硬件二進制和寄存器兼容，當您拿到芯片之后，不需修改就能夠?qū)⒛谔摂M目標調(diào)試通過的程序下載到硬件中運行。

Q2：Altera目前在SoC FPGA方案的發(fā)展成果如何?

　　Altera正與例如工業(yè)，通訊等等業(yè)界領(lǐng)先公司合作進行評估和開發(fā)針對SoC FPGA的應(yīng)用。借助虛擬目標和FPGA在環(huán),使我們的客戶可以在硬件開發(fā)之前進行軟件開發(fā)，從而實現(xiàn)芯片所具有的先進特性。

Q3: Altera SoC FPGA產(chǎn)品有何獨特性與功能?

　　Altera SoC FPGA采用了雙核ARM Cortex-A9 MPCore處理器以及硬核存儲器控制器和公共外設(shè)，在處理器系統(tǒng)和FPGA之間建立了高性能互聯(lián)。

　　對于FPGA部分，我們在今年早些時候發(fā)布的最新28nm Cyclone V和Arria V產(chǎn)品系列中置入了這些器件。這實現(xiàn)了低功耗、低成本等優(yōu)點，同時還提高了性能。

　　由于它是ARM處理器，因此，對于軟件開發(fā)，這些器件繼承了使用廣泛而且熟悉的ARM輔助系統(tǒng)的優(yōu)點。這些器件也是由Altera的高效能硬件開發(fā)工具提供支持，特別是Quartus II軟件和我們的Qsys系統(tǒng)集成工具。

　　最革命的方面是我們的SoC FPGA虛擬目標。我會在后面的研討中詳細介紹這一方面，而采用SoC FPGA虛擬目標，我們率先在FPGA業(yè)界實現(xiàn)了虛擬原型開發(fā)技術(shù)。采用我們的SoC FPGA虛擬目標，我們支持SoC FPGA用戶面向他們的SoC FPGA器件開始應(yīng)用軟件的開發(fā)，以最小的工作量將軟件移植到等價的硬件中，不需要修改就可以運行。

Q4：主要鎖定應(yīng)用市場是什么? 如何提升產(chǎn)品市占率?

　　我們看到SoC FPGA在很多不同市場領(lǐng)域都得到了應(yīng)用，這些應(yīng)用要求提高效能、同時降低功耗和成本、減小電路板面積。

　　主要目標是包括“綠色”或者節(jié)能技術(shù)的工業(yè)領(lǐng)域，例如智能電網(wǎng)、太陽能逆變器以及更高效的工業(yè)電機控制驅(qū)動器等。

　　視頻處理也非常適合采用這類產(chǎn)品。視頻監(jiān)控攝像機和汽車輔助駕駛也是這類應(yīng)用的兩個好例子。

　　遠程射頻前端、LTE基站等無線基礎(chǔ)設(shè)施、交換機和路由器也是比較好的這類應(yīng)用，對性能的要求較高，而用戶希望減小體積，降低功耗。

　　計算機和存儲——例如，每一微秒都非常重要的高速金融交易平臺，以及多功能打印機、掃描儀和服務(wù)器機架管理等應(yīng)用也適合采用這類產(chǎn)品。

Q5：Altera對于2012年FPGA的景氣有何看法?

　　Altera公司主席、 首席執(zhí)行官和董事會主席 John Daane先生指出, 在新的制程中, FPGA通常是最先被采用、驗證和優(yōu)化該工藝的器件之一。 例如,Altera于2011年初在其定制28nm FPGA系列中開始發(fā)售功能強大、復雜的器件,采用了TSMC的高性能28nm工藝。這需要在前十代產(chǎn)品節(jié)點與代工線共同工作所累積的經(jīng)驗基礎(chǔ)上, 進一步展開密切合作。

　　不過, 對新技術(shù)節(jié)點的需求已經(jīng)超出了電路設(shè)計能力,在芯片級甚至是系統(tǒng)級就要影響設(shè)計選擇。例如, 在高速串行接口應(yīng)用中,Altera發(fā)售了Stratix V FPGA,它具有可高度靈活配置的28 Gbps收發(fā)器。但是,在當今以系統(tǒng)為導向的環(huán)境下,只有業(yè)界最快的集成收發(fā)器還遠遠不夠。串行鏈路需要速度足夠快的控制器才能夠跟上收發(fā)器。控制器需要速度很快的片內(nèi)總線、容量足夠大速度足夠快的緩沖以支持它們。所有這些模塊必須滿足能耗要求, 具體取決于系統(tǒng),其應(yīng)用以及使用模式。 相應(yīng)地, Altera收發(fā)器技術(shù)必須提供多種選擇。一些選擇是在電路級——設(shè)計了不同版本的收發(fā)器工作在不同速率上,提供不同等級的能耗。從定制28nm系列中選擇芯片, 系統(tǒng)設(shè)計團隊在收發(fā)器速率和能耗上滿足了自己的系統(tǒng)要求。其他決定是在模塊級,PCI Express Gen3或者DDR3等對性能要求很高、對功耗要求很嚴的控制器必須在可程序設(shè)計單元中實現(xiàn),還是在固定硬件中實現(xiàn)? 這類模塊應(yīng)該連接至可程序設(shè)計架構(gòu),還是硬線連接的系統(tǒng)總線,還是都需要連接?答案取決于具體應(yīng)用。

　　當前, 大部分系統(tǒng)設(shè)計無法承受ASIC的成本:一個芯片設(shè)計仍然需要服務(wù)于很多用戶。解決這一難題的唯一方法是Altera深入了解用戶的系統(tǒng)設(shè)計, 找到最能滿足應(yīng)用需求以及市場規(guī)模的共性領(lǐng)域。今天,Altera在與用戶之間打開了另一空間:專用解決方案領(lǐng)域。2012年,很多非常具有競爭力的系統(tǒng)設(shè)計團隊將會高度專業(yè)化。

　　展望2012年,Altera將繼續(xù)在28 nm以及后續(xù)節(jié)點與代工線伙伴合作,不斷在工藝、器件和電路上實現(xiàn)創(chuàng)新,保持公司在硅片和電路上的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢。同時與用戶密切合作, 確保交付非常符合他們的功耗、性能和成本特殊需求的產(chǎn)品。Altera將繼續(xù)深入理解各種專業(yè)應(yīng)用, 從而能夠交付有助于用戶加速其設(shè)計規(guī)劃實施的IP和參考設(shè)計。

　Q6 今年目標營收預計可望成長多少? 主要營收貢獻會是來自哪一方面的應(yīng)用領(lǐng)域?

　　2012 年 1 月 24 日在 " Altera 宣布 2011年第四季度業(yè)績" 新聞發(fā)布稿中 , Altera公司主席、 首席執(zhí)行官和董事會主席John Daane先生提到 " 雖然行業(yè)情況導致第四季度連續(xù)銷售下跌,Altera 在2011 年增長了 6% — 超越大部份的半導體產(chǎn)業(yè) 。我們的 FPGA 的市場份額再次増長。 我們看到過去幾年,在長期以技術(shù)為基礎(chǔ)的趨勢下有利于FPGA的需求。我們繼續(xù)相信這些因素 ,再加上FPGA 份額正在擴大,使我們可能隨時間的銷售增長是半導體行業(yè)的兩倍。"

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