賽靈思異構(gòu)3D FPGA難在哪兒

不久前，All Programmable技術(shù)和器件的企業(yè)——賽靈思公司（Xilinx）正式發(fā)貨 Virtex-7 H580T FPGA—全球首款3D異構(gòu)All Programmable產(chǎn)品。

Virtex-7 HT采用賽靈思的堆疊硅片互聯(lián) (SSI)技術(shù)，是提供業(yè)界帶寬最高的FPGA，可提供多達(dá)16個(gè)28Gbps收發(fā)器和72個(gè)13.1 Gbps收發(fā)器，也是能滿足關(guān)鍵Nx100G和400G線路卡應(yīng)用功能要求的單芯片解決方案。

為此，本刊訪問(wèn)了賽靈思，就一些問(wèn)題進(jìn)行了深入交流：

問(wèn)：為何28 Gbps收發(fā)器是40nm工藝，而不是28nm或65nm?
答：異構(gòu)架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)使我們能夠把不同的技術(shù)結(jié)合在一起，從而能夠提供針對(duì)客戶需求兒和優(yōu)化的器件。就 Virtex-7 H580T 器件而言，我們選擇了在 40nm 技術(shù)節(jié)點(diǎn)上已得到檢驗(yàn)的成熟的收發(fā)器技術(shù)。

問(wèn)：Virtex-7 HT FPGA為何稱為all programmable器件？還是Xilinx今后所有7系列及以上的產(chǎn)品都稱為all programmable？
答：我們還沒(méi)有正式做出用詞的改變，但“All Programmable”這個(gè)用詞反映出了一個(gè)事實(shí)，那就是FPGA 這個(gè)詞已經(jīng)不能全面充分地描述當(dāng)前可編程器件產(chǎn)品了。我們的產(chǎn)品已經(jīng)超越了傳統(tǒng)的可編程邏輯，已經(jīng)不再是簡(jiǎn)單的門陣列了。尤其對(duì)28nm工藝節(jié)點(diǎn)而言，賽靈思開(kāi)發(fā)了許多不同類型的可編程技術(shù)；超越了可編程邏輯和I/O，包括了軟件可編程ARM 處理系統(tǒng)、3D-IC、模擬混合信號(hào) (AMS)、IC 設(shè)計(jì)工具以及IP 等。

賽靈思將可編程技術(shù)的這些不同子集整合為All Programmable器件，如Virtex-7 2000T和Virtex-7 H580T SSI器件以及最新發(fā)貨的Zynq-7000可擴(kuò)展處理平臺(tái) (EPP)，此外還包含帶有大量模擬混合信號(hào)(AMS)、高性能SERDES、PLL到可編程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器資源的FPGA。

問(wèn)：新聞稿^[1]中，“賽靈思公司有線通信系統(tǒng)架構(gòu)師Mark Gustlin指出：‘Virtex-7 H580T具有8個(gè)28 Gbps 收發(fā)器和更大的邏輯容量，……’”，而開(kāi)頭又提到：“可提供多達(dá)16個(gè)28 Gbps收發(fā)器 ”。到底是8個(gè)、還是16個(gè)28Gbps收發(fā)器？
答：新聞稿的第一段提到了整個(gè)產(chǎn)品系列，共包括三款器件：Virtex-7 H290T、Virtex-7 H580T 和 Virtex-7 H870T。Virtex-7 H870T 采用 16 個(gè) 28Gbps 收發(fā)器和 72 個(gè)13.1 Gbps 收發(fā)器，是產(chǎn)品系列中帶寬最高的器件。兩個(gè)帶寬較低的器件均采用 8個(gè) 28Gbps 收發(fā)器，但分別采用 24 個(gè)和 48 個(gè) 13.1Gbps 收發(fā)器。

問(wèn)：Nx100G和400G線路卡市場(chǎng)如何？何時(shí)會(huì)開(kāi)始研發(fā)和大量部署？
答：賽靈思在本領(lǐng)域的研發(fā)工作已經(jīng)開(kāi)展了一段時(shí)間。

通信設(shè)備OEM廠商面臨著加倍設(shè)備密度，同時(shí)確保功耗不變，降低成本的壓力。相對(duì)CFP光學(xué)模塊而言，CFP2光學(xué)模塊可支持下一代100-400Gbps系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，最大化面板帶寬密度，同時(shí)又不增加尺寸和功耗。


為支持更高帶寬，需要將SEREDES數(shù)據(jù)速率從10Gbps提升到28Gbps。在賽靈思的Virtex-7 HT FPGA（包括Virtex-7 H290T和Virtex-7 H870T器件）的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，芯片到光學(xué)模塊、芯片到背板以及芯片間接口的抖動(dòng)預(yù)算異常嚴(yán)格，與功耗一起成為了關(guān)注的焦點(diǎn)。

使用400Gbps線路卡的客戶希望在輸入側(cè)加入包括16個(gè)28Gbps的單芯片解決方案，以連接4個(gè) 400Gbps CFP2光學(xué)模塊。系統(tǒng)還要求用48~72個(gè)10.3125 Gbps收發(fā)器連接多個(gè)速率為 200Gbps或400Gbps的NPU或ASIC。除了采用16個(gè)28Gbps收發(fā)器的Virtex-7 HT之外，賽靈思還將針對(duì)100Gbps、2 x 100Gbps應(yīng)用提供采用4或8個(gè)28Gbps 收發(fā)器的器件。

參考文章：
[1]賽靈思正式發(fā)貨全球首款異構(gòu)3D FPGA.(2012-5-31).http://www.ex-cimer.com/article/133033.htm
[2]賽靈思宣布開(kāi)始發(fā)貨首款Virtex-7 H580T常見(jiàn)問(wèn)題解答.(2012-6-11).http://www.ex-cimer.com/article/133400.htm

Xilinx背景資料：