三大FPGA廠商競相發(fā)新品，應用點各有側重

作者 王瑩

　　2017年2月，春節(jié)剛過，三大FPGA公司不約而同地在京舉辦新聞發(fā)布會，宣布它們或顛覆或創(chuàng)新的產(chǎn)品，例如Xilinx宣布面向5G推出RFSoC，把ADC模擬等功能也集成進SoC，16nm工藝;被Microsemi收購7年的原Actel公司FPGA業(yè)務部門推出了28nm中密度FPGA，進軍接入網(wǎng)、無線基礎設施等市場;2015年底被Intel收購的原Altera部門推出了Cyclone 10，支持10G收發(fā)器，20nm工藝，面向汽車、工業(yè)自動化等。

Xilinx發(fā)布射頻級模擬技術，實現(xiàn)5G無線顛覆性技術突破

　　All Programmable技術和器件的企業(yè)Xilinx公司宣布通過在其16nm全可編程( All Programmable)MPSoC 中集成射頻(RF)級模擬技術，面向5G無線實現(xiàn)顛覆性的集成度和架構突破。Xilinx通訊市場總監(jiān)Harpinder S Matharu稱：“Xilinx全新的All Programmable RFSoC 消除了分立數(shù)據(jù)轉換器，可將5G Massive-MIMO和毫米波無線回傳應用的功耗和封裝尺寸削減50%~75%?！?/p>

　　大規(guī)模2D天線陣列系統(tǒng)對提升5G所需的頻譜效率和網(wǎng)絡密度都很關鍵。制造商正在尋找各種新方法，以滿足嚴格的商業(yè)部署要求。由于All Programmable SoC集成了高性能ADC和DAC，無線電和無線回傳單元現(xiàn)在能滿足以前無法實現(xiàn)的功耗和封裝尺寸要求，同時還能提高通道密度。此外，RFSoC器件具有高度的靈活性，可支持制造商簡化設計和開發(fā)周期，從而滿足5G部署的時間表。

　　集成式16nm RF數(shù)據(jù)轉換技術包括：1)直接RF采樣，能簡化模擬設計，提高精確度，減小封裝尺寸，并降低功耗;2)12位ADC最高支持4GSPS，實現(xiàn)高的通道數(shù)量，而且支持數(shù)字下轉換;3)14位DAC最高支持6.4GSPS，實現(xiàn)高的通道數(shù)量，而且支持數(shù)字上轉換。

Microsemi低功耗的成本優(yōu)化FPGA系列，用于接入網(wǎng)、無線基礎設施、國防和工業(yè)4.0

　　Microsemi宣布提供全新成本優(yōu)化PolarFire 現(xiàn)場可編程邏輯器件(FPGA) 產(chǎn)品系列，在中等密度范圍FPGA器件中具備了業(yè)界最低功耗、12.7 Gbps串化/解串 (SerDes)收發(fā)器，以及領先的安全性和可靠性(圖2)。該 FPGA產(chǎn)品系列適合廣泛的應用范圍，涵蓋有線 接入 網(wǎng)絡和 蜂窩基礎設施、國防 和 商用航空 市場，以及包括工業(yè) 自動化和物聯(lián)網(wǎng) (IoT)市場的工業(yè) 4.0應用。

　　Microsemi副總裁兼業(yè)務部經(jīng)理Bruce Weyer表示：“非易失性FPGA器件首次具備了全部已知好處，其明確的功耗和成本優(yōu)勢超越了帶有10 Gpbs收發(fā)器的SRAM FPGA器件，從而提供了必要的差異性，在滿足客戶不斷變化的需求的同時填補了市場空白。

　　通過PolarFire FPGA器件，Microsemi公司FPGA器件潛在市場擴大至超過25億美元的規(guī)模，同時涵蓋低端和中階FPGA市場區(qū)間，此外，新產(chǎn)品系列的創(chuàng)新特性支持其在通信基礎設施市場實現(xiàn)持續(xù)增長。

　　現(xiàn)今的蜂窩基礎設施和有線接入網(wǎng)絡正在面對快速轉型，一方面必須為客戶提供兆兆字節(jié) (terabytes) 的高價值內容，同時降低運營和資產(chǎn)支出花費，以及減少其熱消耗和碳排放。PolarFire FPGA器件提供最低功耗的10Gbps端口，為日益增多的聚合業(yè)務提供了高成本效益的帶寬處理能力。全新FPGA系列還可以應對市場日益增多的現(xiàn)實網(wǎng)絡安全威脅問題，以及基于深亞微米SRAM的FPGA器件的配置內存所面臨的單事件翻轉(SEU)相關的可靠性問題。

Intel面向工業(yè)和汽車市場推出全新多功能FPGA

　　為支持日益增多的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應用，Intel發(fā)布了Cyclone 10 系列FPGA，分為Cyclone 10 GX和Cyclone 10 LP兩類，可滿足設計團隊的不同需求。

　　不同于其他低成本FPGA，Cyclone 10 GX支持10G收發(fā)器和硬浮點DSP。相比前一代Cyclone，它可將性能提升2倍。其市場包括注重高性能I/O和核心速度的市場。使用領域包括工業(yè)機器視覺和智能城市應用，以支持監(jiān)控停車場、道路和橋梁等。Cyclone 10 GX還非常適合支持專業(yè)視聽技術，如視頻流應用。

　　針對把成本和功耗作為設計決策關鍵要素的應用，Cyclone 10 LP是理想的解決方案。這些系統(tǒng)使用的FPGA密度通常小于75K LE，F(xiàn)PGA通常用于芯片到芯片的橋接，或是微處理器的I/O擴展。Cyclone 10 LP還可以在汽車視頻處理應用中用于后視攝像頭和傳感器融合，通過車內多個傳感器收集車輛行駛時的數(shù)據(jù)，，幫助更全面了解車輛行駛情況。

　　“Cyclone 10與Intel公司的整體戰(zhàn)略相符?！盜ntel PSG部產(chǎn)品營銷與策劃副總裁Alex Grbic稱，“PSG部門受Intel大生態(tài)圖影響，此圖涉及從萬物到云端，Cyclone 10被定義在用于萬物和渠道端(如圖3)?！?/p>

點評：FPGA廠商各有去向

　　三家公司的產(chǎn)品分別面向高、中、低市場。在應用方面，Xilinx推出的RFSoC針對性最強——5G通信設備市場。相比之下，Intel Cyclone 10是低端產(chǎn)品，面向萬物互聯(lián)的客戶端，適用面最廣。在創(chuàng)新方面，三家公司各有特色，Xilinx憑借其ARM核SoC處理器，在RF模擬方面進行了新的拓展;Microsemi的亮點是第一次采用了28nm工藝;而Intel FPGA主要在產(chǎn)品的性能/成本比方面下了很大功夫，主要為了符合Intel的全局戰(zhàn)略，例如Intel以往在物聯(lián)網(wǎng)的高端即云端實力雄厚，因此用Cyclone 10來加強中低端實力。

　　Microsemi第一次問世28nm FPGA，使其FPGA器件中具備了業(yè)界最低功耗、12.7 Gbps串化/解串 (SerDes)收發(fā)器，進軍中等密度FPGA市場。Microsemi前兩年收購了PMC-Sierra，拓展了通信市場，此番Microsemi FPGA被7年雪藏后復出，以增強通信與工業(yè)市場實力。

　　過去FPGA界主要有兩大兩?。簝纱缶耷鎄ilinx和Altera以高密度和先進制程在前方華山論劍，兩小將Actel和Lattice都是反熔絲FPGA架構，在后面短兵相接。如今，Lattice側重消費類電子，其他三家也各有各的Niche Market(利基市場)，形成了暫時的差異化和和平氛圍。

　　沒有不散的筵席。FPGA廠商今天似乎都各有各的去向，少了往日的硝煙彌漫。這到底是好，還是不好呢?這是否是半導體產(chǎn)業(yè)整合時代的一個必經(jīng)之路呢?總之，年年歲歲花相似，歲歲年年的FPGA還真不同!

本文來源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第2期第75頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。