低功耗FPGA——納米時代著力點

　　說到FPGA，人們自然會把Altera與Xilinx放在一起進行比較，其實這兩家FPGA領(lǐng)先者也在有意識互為“攀比”參照對象。Altera全球CEO、總裁兼董事會主席John Daane在Altera上海Office遷址典禮上，也沒忘記介紹公司產(chǎn)品開發(fā)戰(zhàn)略和采用65nm工藝的新一代FPGA“Stratix III”的概要。從整個介紹基調(diào)來看，明顯針對著Xilinx先前發(fā)布的65nm FPGA“Virtex-5”。其中，John Daane特別強調(diào)了Altera正在推進的“低功耗特性”。

　　以Cyclone、Stratix、HardCopy三大產(chǎn)品系列滿足FPGA市場不同用戶的需求。在每一代PLD技術(shù)中開發(fā)新方法來管理功耗一直是Altera研發(fā)的重點，特別是在90nm節(jié)點，由于漏電問題，降低功耗的方式有所變化。與130nm相比，90nm FPGA密度翻倍，邏輯門氧化層變得更薄，Altera在這一節(jié)點FPGA上進行了大量的創(chuàng)新，提供開發(fā)工具幫助用戶克服功耗問題。John Daane認為，在65nm節(jié)點功耗問題要比90nm更關(guān)鍵，Altera發(fā)現(xiàn)了新的體系結(jié)構(gòu)，能夠從根本上降低功耗，同時保持了新節(jié)點的密度和性能優(yōu)勢。

　　相較于ASIC，F(xiàn)PGA在性能、密度方面的弱點已基本解決，因此功耗問題成為芯片供應(yīng)商面臨的最大挑戰(zhàn)。Altera對此的反應(yīng)是在FPGA業(yè)界引入Cyclone FPGA系列，針對低成本進行優(yōu)化，使大批量應(yīng)用能夠充分利用可編程邏輯的優(yōu)勢，獲得良好的發(fā)展。Altera一直在關(guān)注電子行業(yè)對低成本可編程邏輯的需求，可編程邏輯器件能夠替代靈活性受限的ASSP和開發(fā)成本較高的ASIC，Altera認為這一趨勢將持續(xù)發(fā)展，因此加快了引入下一代Cyclone系列的步伐。

　　日前Altera在其低成本Cyclone II FPGA系列中引入了新成員EP2C15A。這一新的Altera器件提供240kB嵌入式RAM和14448個邏輯單元，與以前的型號相比，具有更高的存儲器邏輯比。Cyclone FPGA采用了90nm和130nm工藝技術(shù)，從根本上針對低成本進行設(shè)計。Altera稱，其Cyclone II FPGA系列靜態(tài)功耗只有12mW。

　　據(jù)悉，早在2003年4月Altera就生產(chǎn)出了Stratix III首枚測試芯片，而近日試制的第8代測試芯片將用于最后的驗證工作，計劃2007年投入量產(chǎn)。同130nm和90nm節(jié)點一樣，在65nm 節(jié)點上Altera也不是率先技術(shù)發(fā)布者，但John Daane表示，Altera要成為第一家量產(chǎn)65nm FPGA的廠商。John Daane說，“Altera的宗旨是可靠，不僅是質(zhì)量可靠，而且是供貨可靠。”

　　Altera稱，Stratix III的最大特點就是低耗電特性。Altera給出的數(shù)據(jù)是，在工作頻率相同的條件下，與90nm的Stratix II相比，耗電量可減小50%。另外，如果工作頻率低30%的話，可減少耗電70%，即便將工作頻率提高20%，耗電也可減小30%。

　　為降低耗電，Altera除在內(nèi)部核心電源電壓控制和工藝的優(yōu)化技術(shù)外，還在內(nèi)部的每個邏輯塊實現(xiàn)了對耗電/性能進行切換的功能。即關(guān)鍵路徑上的邏輯塊采用高性能，其它邏輯塊采用低耗電，而空閑部分則切斷電源。同時，公司自己開發(fā)出實現(xiàn)低耗電的EDA工具“PowerPlay”，可執(zhí)行低耗電方面的設(shè)定和解析。

　　Altera是結(jié)構(gòu)化ASIC市場的領(lǐng)先者，目前占有超過50%的份額，盡管LSI Logic今年已宣布停止對其Rapidchip結(jié)構(gòu)化ASIC技術(shù)研發(fā)，甚至還有業(yè)者認為Altera的HardCopy并不是嚴格意義上的FPGA，但這似乎并未影響Altera對其HardCopy技術(shù)發(fā)展前景的信心。John Daane表示，“同時擁有FPGA和結(jié)構(gòu)化ASIC產(chǎn)品，這就使我們的客戶可以采用Altera的FPGA產(chǎn)品進行原型設(shè)計和驗證，然后采用我們獨有的無需重新設(shè)計的HardCopy進行生產(chǎn)，這是任何FPGA或者ASIC供應(yīng)商都不具有的優(yōu)勢。”

　　而在中國，HardCopy的優(yōu)勢會更加明顯，因為中國用戶以前并沒有做過太多的幾百萬門以上的ASIC，而是更多的采用套片進行設(shè)計，因此他們可以更容易采用HardCopy實現(xiàn)FPGA設(shè)計。 

　　在中國培養(yǎng)電子電路開發(fā)與設(shè)計人才，是Altera目前拓展中國市場采取的重要手段。6月13日，Altera與北京工業(yè)大學(xué)共建的EDA/SOPC聯(lián)合實驗室掛牌，這是Altera與中國大學(xué)合作的第18家聯(lián)合實驗室。僅在2006年，Altera就先后與西安電子科技大學(xué)、武漢工程大學(xué)以及武漢科技大學(xué)成立了聯(lián)合實驗室，而Altera與復(fù)旦大學(xué)合建的HardCopy實驗室也將在近日啟用。據(jù)了解，Altera為了實施其中國的大學(xué)計劃、論文競賽、聯(lián)合實驗室等已投入了900萬美元。此次Altera為EDA/SOPC實驗室和培訓(xùn)中心提供了價值超過70萬美元的硬件開發(fā)系統(tǒng)和配套軟件，其中包括200套最新的Quartus II和Nios II軟件，20多種IP核，以及一些Altera專門為教學(xué)所需而設(shè)計的開發(fā)板等。

　　對于中國市場，Altera早已視為必爭之地。據(jù)悉，Altera上海代表處已升級為公司全球技術(shù)支持中心之一。通過這樣的一些長期戰(zhàn)略，該公司表示將進一步加快在中國的業(yè)務(wù)發(fā)展。