FPGA兩難問題 混合系統(tǒng)架構(gòu)來解決

在新的半導(dǎo)體制造工藝中，FPGA通常是最先被采用、驗(yàn)證和優(yōu)化該工藝的器件之一。Altera公司資深副總裁，首席技術(shù)官M(fèi)isha Burich認(rèn)為，目前業(yè)界正面臨著靈活性和效率的兩難選擇，集成微處理器+DSP+專用IP+可編程架構(gòu)的“混合系統(tǒng)架構(gòu)”將有望發(fā)揮巨大優(yōu)勢(shì)。以Altera Stratix V FPGA為例，該產(chǎn)品具有可高度靈活配置的28Gbps收發(fā)器，但是，在當(dāng)今以系統(tǒng)為導(dǎo)向的環(huán)境下，僅做到這一步還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。因?yàn)榇墟溌愤€需要速度足夠快的控制器，控制器需要高速的片上總線和緩存。同時(shí)，所有這些模塊還必須滿足能耗要求。

　　高速串行鏈路并不是唯一的實(shí)例。當(dāng)今的很多系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括FPGA以及一個(gè)甚至多個(gè)32位嵌入式處理器。是購(gòu)買CPU作為專用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品IC或高級(jí)控制器，還是在FPGA中實(shí)現(xiàn)CPU是使用可編程架構(gòu)中的軟內(nèi)核，還是選擇SoC FPGA等支持硬核ARM處理器的FPGA在高速緩存、DRAM控制器以及加速器之間怎樣劃分才能實(shí)現(xiàn)帶寬最大的數(shù)據(jù)流？這些答案最終都取決于具體應(yīng)用。不論對(duì)于FPGA供應(yīng)商有多么方便，都沒有適用于所有用戶的一個(gè)統(tǒng)一解決方案。

　　2012年，很多非常具有競(jìng)爭(zhēng)力的系統(tǒng)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)將會(huì)高度專業(yè)化，他們需要全套的IP內(nèi)核、自動(dòng)IP裝配工具和完整的參考設(shè)計(jì)，需要IC供應(yīng)商提供所需的系統(tǒng)平臺(tái)。Altera不可能只通過采用單一工藝和幾種不同容量/引腳輸出的一顆芯片來服務(wù)于用戶。為能夠滿足不同應(yīng)用的需求，F(xiàn)PGA廠商必須提供收發(fā)器設(shè)計(jì)選擇、實(shí)現(xiàn)接口控制器、內(nèi)部存儲(chǔ)器模塊容量，速度和功耗、內(nèi)部總線結(jié)構(gòu)的硬件架構(gòu)，以及涵蓋綜合/仿真/時(shí)序分析、系統(tǒng)互聯(lián)、基于C語(yǔ)言的編程工具、DSP編程、嵌入式軟件工具在內(nèi)的開發(fā)環(huán)境。

　　Misha Burich稱，Altera注意到了一些FPGA產(chǎn)品新的應(yīng)用機(jī)會(huì)，包括服務(wù)器中用于硬件加速、固態(tài)硬盤、SoC FPGA支持車載輔助駕駛等，而3D封裝和OpenCL將是實(shí)現(xiàn)硅片融合的關(guān)鍵支撐技術(shù)。日前，Altera宣布采用TSMC的CoWoS（基底晶圓芯片生產(chǎn)）技術(shù)，開發(fā)出全球首顆能夠整合多元（Heterogeneous）技術(shù)的3D IC測(cè)試芯片。“是用戶和應(yīng)用推動(dòng)了將異構(gòu)系統(tǒng)集成到一個(gè)封裝中?！盡isha Burich表示，“此項(xiàng)創(chuàng)新將模擬、邏輯及內(nèi)存等各種不同芯片技術(shù)堆棧于單一芯片上組合而成，極大的提高了系統(tǒng)性能、在更小封裝的基礎(chǔ)上大幅降低系統(tǒng)功耗和成本?！?/P>

　　在利用OpenCL編程FPGA方面，據(jù)稱Altera已開發(fā)出一款處于原型階段的軟件工具，它能在FPGA上完成獲取OpenCL代碼、編譯等工作，且具有足夠好的性能，對(duì)產(chǎn)品面市時(shí)間和效能產(chǎn)生了積極影響，目前正在向垂直市場(chǎng)中形形色色的公司（例如高性能計(jì)算、氣象和金融建模、雷達(dá)和醫(yī)療等）介紹并聯(lián)合測(cè)試該軟件。Altera方面稱，由于了解垂直市場(chǎng)具有多樣化需求，且該軟件正優(yōu)化代碼以提升功能，所以新軟件仍處在定義階段?！把巯?，我們僅僅是發(fā)布了一個(gè)程序，而非一款產(chǎn)品，希望OpenCL規(guī)范的未來版本增加對(duì)FPGA使用的流存儲(chǔ)器接口的支持?！盡isha Burich說。