赛灵思最新高性能28nm Virtex-7 器件背后的故事

继28nm Kintex-7发布之后的4个月，赛灵思上周推出了第二个28nm产品系列，这就是该公司最高性能的Virtex-7 FPGA。关于该系列的开发过程和优势，赛灵思亚太区销售及市场总监张宇清先生为我们做了讲解。

赛灵思很早就着手推出最新的7系列FPGA。该公司的新一代FPGA采用统一架构，分为三个子系列，分别称作Virtex-7、Kintex-7和Artix-7。Virtex为最高性能版本，Kintex为最高性价比产品，而Artix则属于低成本产品。

张宇清介绍说，该公司7系列FPGA由台积电生产，采用台积电的HKMG（high-k metal gate）工艺。该工艺又曾经有两种，一种称作HP（high performance，即高性能），另一种成为LP（low power，即低功耗）。他说，赛灵思的友商（注：即竞争对手的婉称，也就是Altera）采用的是台积电的HP工艺。但赛灵思后来发现该工艺存在问题。为提高芯片性能，HP工艺需要在硅片上注入GeSi，正是这个工艺比较难控制。后来赛灵思与台积电共同开发了一种新的工艺，称作HP-L（即高性能、低功耗）。该工艺在牺牲很少性能的情况下大幅降低了产品的功耗。张宇清说，该工艺并非赛灵思专有；苹果和ARM公司也正采用这种工艺。

基于HP-L工艺的Virtex-7 FPGA最高可包含200万个逻辑单元，比现有最大的FPGA高一倍。与上一代产品Virtex-6相比，串行IO带宽提高一倍，系统处理能力提高一倍，系统容量提高一倍，最适合有线通信和医疗（CT、MRI和PET）应用。关于该系列的参数详情请参阅http://www.eechina.com/thread-71324-1-1.html。

Virtex-7的第一款新品是 VX485T（即包含485K逻辑单元）。为说明新产品的低功耗特性，赛灵思公司做了一个演示，比较VX485T与上一代的代表产品Virtex-6 LX240T及4个月前推出的Kintex-7 K325T在相同负荷下的功耗情况。比较结果如下（单位：W）。

     器件
      28nm
  Virtex-7 VX485T
      28nm
  Kintex-7 K325T
      40nm
  Virtex-6 LX240T
       静态功耗

      1.7
      1.0
      4.0
       动态功耗

      1.7
      2.3
      3.0
       总功耗

      3.4
      3.3
      7
  
张宇清介绍说，虽然开发新一代FPGA的前期成本很高（数千万美元），但由于赛灵思有两万多个客户，最后表现在芯片价格上就很少了，这也是FPGA相对于ASIC的一大优势。另外，由于线宽缩小，器件所需要的硅片尺寸得以降低，器件的成本也得以降低。所以，新的Virtex-7 VX485T与上一代的代表产品Virtex-6 LX240T价格相当，但性能和功耗却得到大幅改善。

目前，Virtex-7 VX485T处于ESLAB样片阶段，用户现在就可以进行评估。Kintex-7 K325T以处于首批工程样片阶段，用户可以用来进行系统设计。在此过程中，赛灵思会陆续推出普通工程样片和正式投产器件，用户现在进行器件评估和系统设计可以加快开发过程。