中密度FPGA燃起戰(zhàn)火，Microsemi發(fā)布PolarFire

　　PolarFire橫空出世
　　在兩大FPGA巨擎激戰(zhàn)高密度FPGA市場時，Microsemi近日在京召開新聞發(fā)布會，宣布推出PolarFire FPGA，定位低功耗、中等密度產(chǎn)品^[1]。

　　負責FPGA業(yè)務的系統(tǒng)級芯片產(chǎn)品組高級產(chǎn)品線營銷總監(jiān)Shakeel Peera稱：Microsemi于2010年收購了Actel。因此，Microsemi的FPGA有三十年歷史。此次推出的PolarFire有四大優(yōu)勢：1.低功耗，比競爭對手低50%功耗;2.成本優(yōu)化;3.可靠性與安全性優(yōu)勢;4.邏輯范圍擴展至1K-500K LE，因此和競爭對手一樣，可覆蓋從低密度的CPLD到中密度的FPGA。

　　Microsemi的FPGA產(chǎn)品線較廣，PolarFire的推出，使其FPGA潛在市場擴大至25億美元的中等密度器件市場。該市場的首要考慮因素是性能，之后是功耗和成本。PolarFire有12.7G SERDES的速度，功耗和成本更低。

　　從PolarFire架構(gòu)圖可見，PolarFire增加了兩點：1.增加了DDR4接口，2.在普通接口上可接入多路以太網(wǎng)，而不是過去需要用SERDES。另外有真正的隨機碼發(fā)生器。還有有差分功率分析防護，現(xiàn)在新的破解方法是DPA(差分功率分析)。

　　如何降低成本?

　　非易失Flash FPGA通常成本較高，Microsemi如何降低成本?兩大理由：首先，競爭對手采用了high-K工藝、FinFET等，但Microsemi仍采用傳統(tǒng)的CMOS工藝，名稱是SONOS(注：來自Cypress的28nm工藝)，特點是通常充電棒的充電電壓是17.5V,但新產(chǎn)品采用9V,因此充電棒的電路得以簡化，從而減小了die(晶圓上的芯片)的尺寸。

　　其次，競爭對手設計的產(chǎn)品頻譜很廣，定義優(yōu)先考慮高性能和大規(guī)模產(chǎn)品，然后對中低端產(chǎn)品進行性能和功耗的裁剪。而Microsemi針對中等密度--500K LE設計，因此結(jié)構(gòu)更加合理和優(yōu)化。

　如何降低功耗?

　　PolarFire FPGA功耗降低多達50%，為什么?

　　1.功耗優(yōu)化，NVM(非易失存儲器)只有SRAM的靜態(tài)功耗千分之一。

　　2.由于通常啟動FPGA時有浪涌，因此電源設計時要考慮沖擊電流，但PolarFire沒有浪涌電流。

　　3.收發(fā)器功耗低。

　　4.NVM支持休眠模式，喚醒后立即就可啟動，工作后也可以立即進入休眠。

　　5.有硬件IP支持，例如DDR、SGMII PHY和PCIe等有硬核。

　　靜態(tài)功耗低有很多好處。首先，可帶來性能裕量(例如一共有10mA可用，如果靜態(tài)電流只需1mA,可以有9mA做其他工作)。另外的好處是熱設計時無需散熱器和風扇。

　　其他長處

　　后來者往往總結(jié)了前輩的經(jīng)驗，具有一定的后發(fā)優(yōu)勢，在一些功能上可以做得更合理和優(yōu)化。

　　例如，安全防護方面，現(xiàn)在網(wǎng)上新出現(xiàn)了一種方法，花400美元的DPA就可攻擊和篡改芯片，PolarFire FPGA可以應對此。

　　可靠性方面一直是NVM反熔絲的優(yōu)勢?，F(xiàn)在波音、空客和國內(nèi)的大飛機都是Microsemi的客戶，NVM的反熔絲可以抗Alpha高能粒子沖擊;另外存儲器也可以得以保護。

　　另外，PolarFire FPGA產(chǎn)品有小型化封裝。

　　熱門問答

　　Microsemi系統(tǒng)級芯片產(chǎn)品組SoC業(yè)務部副總裁兼業(yè)務部經(jīng)理Bruce Weyer上場，解答了編輯記者們的提問。

　*FPGA市場有兩大巨擎：Xilinx和Intel PSG部門（注：Intel收購的Altera）。Microsemi的相對優(yōu)勢是什么?

　　縱觀CPLD/FPGA歷史，過去美國有三十幾家公司，例如Xilinx, Intel等，最后大浪淘沙，剩下四五家美國公司。

　　相比FPGA大廠，Microsemi FPGA實力有限，必須走niche(利基)市場，因此定位中密度、低功耗和安全性高。具體地，Microsemi做1K-500K，而兩大競爭對手涵蓋1K-1000K LE，可見競爭對手的產(chǎn)品線拉得很長。

*Microsemi為何不把同樣做NVM FPGA的Lattice作為競爭對手?

　　因Lattice主要做消費電子。而28nm流片需要2百萬美元。

　　目前，Lattice的40nm產(chǎn)品最大做到150K。而Microsemi此次推出的是500K。

　　過去Actel做超低功耗、低密度的IGLOO系列，2010年被Microsemi收購。1-30K主要做軍工和國防，特色是反熔絲NVM。實際上，Microsemi在國防和軍工航天做得好，長期業(yè)務穩(wěn)定，但老板想在通訊市場發(fā)展。經(jīng)過7年的磨合，Microsemi已適應收購的環(huán)境，開始推新產(chǎn)品。此次PolarFire已能做到12.7G SERDES，成為FPGA廠商中第三個入圍5G技術(shù)的廠商。

　*同樣是通訊，Lattice針對哪部分?

　　而相比競爭對手的被收購，例如Intel收購Altera，集中在核心網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心。但Microsemi集中在中低帶寬，屬于接入層應用，該應用的特點是功耗和成本低，安全性高。

*競爭公司把低功耗產(chǎn)品命名為ARTIX(Arctic的諧音，北極)、ICE(冰)或IGLOO（雪塊砌成的小屋）系列，為何貴公司的產(chǎn)品叫PolarFire?

　　因為功耗既要像Polar(極地)那么低，性能又要像fire(火)那么高。

　　點評

　　人們一般把Microsemi的FPGA和Lattice列為一類，但是此次發(fā)布會上，Microsemi把競爭的矛頭指向兩大FPGA巨擎，對Lattice只字未提。因為三年前，Lattice率先發(fā)布了中密度FPGA，工藝40nm，但是由于戰(zhàn)略定位轉(zhuǎn)向消費類電子，沒有繼續(xù)在此延伸。而Microsemi在沉寂了7年后，第一次提出做中密度FPGA，而且跳過40nm，一下是28nm，可見Microsemi已經(jīng)從收購中重新找到了FPGA的方向，恢復了發(fā)展FPGA的信心。

　　回到文章開頭的問題，為何FPGA兩大巨擎爭相爭奪高端市場?因為FPGA市場的特點是高端市場的營業(yè)額和利潤率都非?？捎^。相比之下，中密度FPGA的利潤有限。因此估計Microsemi進軍此市場不會受到很大阻力，會獲得一定的市場份額，因為除了中等密度，PolarFire的超低功耗和高安全可靠性，是非常有特色的。另外，兩年前Microsemi收購了PMC-Sierra公司，因此在通訊市場已有一定的用戶基礎(chǔ)和渠道，也會為Microsemi的FPGA帶來杠桿效應。

　　歡迎Micrsemi的FPGA重出江湖，盼望FPGA業(yè)再度活躍起來!

參考文章：
[1]美高森美發(fā)布業(yè)界最低功耗的成本優(yōu)化FPGA產(chǎn)品系列[R/OL].電子產(chǎn)品世界網(wǎng),(2017-2-16).http://www.ex-cimer.com/article/201702/344083.htm