日前，賽靈思發布題為《賽靈思基于業界首款統一可擴展架構的 7 系列 FPGA ，將功耗銳減 50%，容量高達 200 萬個邏輯單元》的新聞稿，賽靈思以其全新 Artix-7、Kintex-7 以及 Virtex-7 FPGA 系列將可編程邏輯器件推向更廣闊的應用市場。賽靈思全新系列 FPGA產品通過實現低功耗、超過 2TB 的I/O帶寬，以及高達 200 萬個邏輯單元的容量，解決了 FPGA 此前開拓新市場和各種新應用遇到的障礙。同時，賽靈思通過增強芯片級架構，利用 ISE® 設計套件中的新型領域專用功能、采用 AMBA-AXI 互連技術以及目標設計平臺戰略的其它組件，集中力量提高生產力，努力為不熟悉可編程邏輯的開發人員提供更好的選擇。

　　與所有其它新系列 FPGA 產品一樣，7系列產品也提高了性能和容量，使可編程邏輯能支持更多應用。不過，性能與容量的提高必須配合功耗的大幅降低，這樣才能讓開發人員真正充分發揮28nm FPGA的優勢。為此，賽靈思高度重視降低靜態功耗和動態功耗，努力將總功耗銳減至前代產品的一半。

　　除了在實現最低功耗、最高性能和最大容量方面領先于業界之外，7 系列產品還將ISE 設計套件、IP 、開發板以及目標參考設計等關鍵 FPGA設計元素整合在一起，為賽靈思新一代目標設計平臺奠定了基礎，可加速 FPGA 系統開發。該系列產品還率先采用了業界唯一一款能夠支持從低成本到超高端不同產品系列的統一架構，從而可在同一系列內以及不同系列間進行設計擴展。由于所有 28nm 系列產品的底層架構都建立在廣泛采用的 Virtex 系列架構的基礎之上，因此從 Virtex-6 和 Spartan-6 FPGA 等前代產品進行設計移植比從更早的產品上移植容易得多。

　　FPGA 發展能取得如此巨大進化變革并非偶然，這是賽靈思快速推進業界發展里程碑的重大步驟，目標就是更好地為開發人員、最終市場和應用提供可編程技術，順應“可編程技術勢在必行”這一發展趨勢。這是當前半導體產業發展的真實寫照，也就是說，在目前風險規避情緒繼續主導經濟和市場以及功耗預算日益緊張的情況下，較高的芯片開發成本會觸發對高系統性能需求的不斷增長以及對芯片可重配置性和可編程性的迫切需求。

　　不同的方法：統一架構， 多種 FPGA 系列

　　賽靈思的 28nm 平臺基于其業界領先的第四代面向應用的組合模塊 (ASMBL) 架構，并采用 Virtex-4 FPGA 系列率先推出的獨特的列狀技術(columnar technology)。賽靈思在其業經驗證的 Virtex-6 ASMBL 架構、 200 多項技術創新以及 100 項新專利的基礎上，推出了三款全新統一28nm FPGA 系列產品。所有這些新系列產品均采用相同的架構構建塊(邏輯結構、Block RAM、時鐘技術、DSP切片、SelectIO™技術)，以不同比例組合，并針對不同應用進行了優化，能滿足從最低到最高器件密度和功能需求。這種方法使我們能夠推出目前最完整的 28nm 可編程產品系列，其中包括業界功耗和成本最低的 Artix-7系列、業界性價比最佳的 Kintex-7 系列，以及業界系統性能和容量最高的 Virtex-7 系列。

　　相對于前代 FPGA 系列產品而言，Artix-7 FPGA 的功耗比 Spartan-6 FPGA 減少了一半，成本降低了 35%，占位面積縮減了一半;而 Kintex-7 FPGA以 Virtex-6 FPGA 一半的成本和功耗提供了與其相當的性能。此外，Virtex-7 FPGA 的密度達到 200 萬個邏輯單元，比前代或現有的任何 FPGA 密度都高，在降低一半功耗的情況下實現了系統性能翻番。賽靈思制定了 EasyPath 成本降低計劃，可確保 Virtex-7 FPGA 用戶在無需增量轉換或工程投資的情況下還能將成本再降低 35%。開發人員可使用從低成本到超高端的多個統一 FPGA 產品系列，輕松滿足應用擴展需求，讓 28nm 產品系列支持各種系統性能、容量和成本要求，同時不超過系統功耗預算。針對功耗、性能和可擴展性而優化

　　功耗是阻礙可編程邏輯向 ASIC 和 ASSP 的新應用和新市場擴展的關鍵因素。在消費領域，功耗預算會限制視頻分辨率的提高和集成圖形處理特性，而功耗預算又是由可用電池使用壽命來決定。消費者家中使用的電器越來越多，會造成城市用電負荷上升，這就催生了新的法規，要求電器制造商必須將功耗降低多達 40%。同時，用電成本也在上升，導致其成為設備運營的主要支出，這一點在大型基礎設施系統中尤為突出。比方說，在有線通信系統中，用電成本占運營支出多達四成。

　　賽靈思千方百計從工藝、架構和軟件等不同角度降低功耗，使 7 系列 FPGA 產品相對于前代產品而言總功耗降低了一半，靜態功耗銳減 65%。賽靈思從芯片工藝技術開始著手，與臺積電開展通力合作，共同定義了最新 28nm高介電層金屬閘 (HKMG) 工藝技術，專為 FPGA 及其他核心邏輯器件進行了優化，使其靜態功耗比標準 28nm 高性能工藝降低了一半，同時仍能滿足高強度應用的性能需求。賽靈思工程師還實現了創新性架構增強，將核心邏輯和 I/O 的動態功耗均降低了多達 30%。上述架構增強特性包括：認真選擇晶體管，以達到每個硬模塊的功耗降低目標;以及添加低功耗 I/O 模式，以實現高系統帶寬并顯著降低功耗(其中包括客戶可選的 I/O 模式，在 I/O 閑置時進一步降低功耗)。對于希望進一步實現節能的賽靈思客戶而言，他們可用ISE 設計套件軟件版本來支持 28nm FPGA 系列所采用的智能時鐘門控制技術和第五代部分可重配置技術，將動態功耗再次降低 30%。此外，選用 0.9V Vcc低功率級器件可將靜態功耗和動態功耗分別再次降低 27% 和 20%。

　　賽靈思從 28nm工藝技術方面降低功耗的方法主要以避免浪費電力為重點，可提高可用性能，尤其是可將超高端產品的DSP 性能提升至 2.37 TMAC，讓 200 萬個邏輯單元的時鐘速度都高達 600 MHz，而且高速連接性能高達2.4 Tbps。賽靈思對所有 FPGA組件進行了改進，以促進系統性能提升，并通過相互平衡實現前所未有的超高性能，包括邏輯容量擴大 2.5 倍，以能夠并行運行更多計算，而且 DSP 的內部核心信號或數據處理能力提升 1.9 倍。就內部數據緩沖而言，7 系列的內部 BRAM 增加 1.7 倍，閑置時可以關閉，從而實現節能。就外部存儲器接口而言，DDR3 性能比 Virtex-6 FPGA翻了一番，達到2,133 Mbps，成為了 FPGA 業界的最高性能。事實上，整體 I/O 吞吐量達到了前所未有的高度，相對于前代產品而言，并行帶寬提升了 1.2 倍，串行帶寬提升了 1.6 倍，I/O速度超過 1.9 Tbps。此外，賽靈思還增加了嵌入式串行收發器的數量，提升了其性能，線速高達 13.1Gbps，且單個 FPGA 能支持多達 80 個收發器。

　　賽靈思統一 28nm 架構的可擴展性使開發人員能夠針對應用進行資源適當組合，充分而高效地發揮所有功能，從而讓設計方案在功能方面可根據需要收放自如，既可降低功耗和成本，又能大幅提升性能。統一架構不僅支持三款全新 28nm FPGA 系列間的移植，而且還簡化了從上一代賽靈思 FPGA 中移植設計方案的工作。由于 28nm 架構的 FPGA 元件源自 Virtex-6 系列，因此設計人員現在就能用 Virtex-6 和 Spartan-6 FPGA 開始設計工作，而且能確保目前的設計方案能移植到 7 系列 FPGA 上。系統制造商還能利用其專有 IP投資的效益，快速擴展產品系列，提供具有更高性能或更低成本的產品，從而滿足相鄰市場需求。賽靈思及其第三方 IP 核提供商還能在整個 28nm 產品系列上更迅速地部署豐富的IP，更快地響應于更大規模 FPGA 開發生態系統的要求。賽靈思及其生態系統合作伙伴共同構建 28nm 目標設計平臺，將 IP 核、參考設計、開發工具和模板整合到完整套件中，以幫助賽靈思客戶降低成本，縮短開發時間，更好地實施可編程解決方案，支持更多不同類型的應用，滿足從低成本到超高端系統的各種要求。這對今后發展至關重要。

　　Artix-7 FPGA 系列

　　Artix-7 系列提供了業界最低功耗、最低成本的 FPGA，采用小型化封裝以及 Virtex 架構增強技術，能滿足小型化大批量產品市場需求，這也正是此前 ASSP、ASIC 和低成本FPGA 所針對的市場領域。Artix-7 器件的密度從 2 萬到 35.5萬個邏輯單元不等，比Spartan-6 FPGA 速度快 30%，功耗降低一半，且價格也降低 35%。設計人員從Spartan-6 FPGA 移植到 Artix-7 器件，可將靜態功耗降低多達 85%，動態功耗則降低多達 35%。其主要特性包括支持高達 3.75 Gbps 線速的 GPT 串行收發器、支持 3.3 V、連接到傳統組件的 I/O，以及最低功耗的線焊封裝，此外也可選尺寸最小的芯片級封裝和1.0mm 焊球間距的低成本 PCB 制造封裝。

　　Artix-7 FPGA既能滿足電池供電的便攜式超聲波設備的低功耗高性能需求(功耗不到 2W)，又能滿足高端商用數碼相機鏡頭控制和供電電壓為12V的新一代車載信息娛樂系統的小型、低功耗要求，還能滿足軍用航空電子和通信設備嚴格的 SWAP-C(大小、重量、功耗和成本)要求。

　　Kintex-7 FPGA 系列

　　Kintex-7 系列是一種新產品，能以不到一半的價格獲得 Virtex-6 FPGA 的性能，性價比翻一番，而且功耗減少一半，為高端功能提供了平衡優化的配置。這種高度優化的產品旨在用于低成本信號處理，其提供豐富的 DSP切片、內部存儲器和 10.3 Gbps 的 GTX 串行收發器，且價格極富吸引力，理想適用于中等密度的應用需求。Kintex-7 FPGA 的邏輯密度從3 萬到 40萬邏輯單元不等，性能比 Artix-7 FPGA 高 40%，與 Virtex-6 FPGA 相當，速度比 Spartan-6 FPGA 提高 70%。

　　Kintex-7 FPGA 提供了低功耗高性能的信號處理能力，理想適用于長期演進 (LTE) 無線電和基帶子系統的實現。第五代部分重配置技術進一步降低了功耗和成本，能廣泛部署于毫微微基站、超微 (pico) 基站和主流基站中。上述產品的串行連接功能、存儲器和邏輯性能也非常適用于大批量有線通信設備，如 10G 無源光網絡 (PON) 光線路終端 (OLT) 線路卡，可為家庭社區提供高速網絡。

　　此外，Kintex-7 FPGA 不僅能幫助開發人員滿足消費電子市場中高清 3D 平板顯示器嚴格的成本和功耗要求，而且還可以提供支持新一代廣播視頻點播系統的IP 視頻橋接器所需的高帶寬和性價比，以及軍用航空和便攜式超聲波設備所需的高性能圖形處理能力，以支持多達 128 個高分辨率通道。

　　Virtex-7 FPGA 系列

　　與 Virtex-6 FPGA 相比，Virtex-7 系列的系統性能翻了一番，功耗降低一半，速度提升30%，從而將這一業界最成功的 FPGA 架構推到了全新的高度。該系列產品針對通信系統進行了精心優化，以最大型的 FPGA 支持最高性能和最高帶寬串行連接功能。Virtex-7 系列包含 Virtex-7T 和 Virtex-7XT 兩個子系列產品，屬于超高端產品之列，在嵌入式收發器、DSP 切片、存儲器模塊和高速 I/O 的數量與性能方面將 FPGA 技術發揮到了極致，為業界樹立了新的基準。

　　Virtex-7T 器件提供多達 36 個 10.3 Gbps GTX 串行收發器，具有超高端邏輯容量(邏輯單元多達 200 萬個)，而且實現了業界最高的并行 I/O 帶寬(SelectIO™ 引腳多達 1200個)。這種 I/O 配置提供了最大數量的 72 位 DDR3 存儲器并行 bank，支持 2,133 Mbps 的性能。Virtex-7XT 產品將功能進一步擴展，其單個 FPGA 就能實現最高串行帶寬，不僅可提供多達 72 個速度達 10.3 Gbps 的 GTH 收發器，或 80 個 GTH 和 GTX 收發器(其中24 個運行速度為 13.1 Gbps，另外 56 個運行速度為 10.3 Gbps)，而且還具有更高的DSP到邏輯比 (DSP-to-logic ratio)，可實現更高吞吐量，支持多達 3,960 個 600 MHz 的 DSP 切片，總性能達 4.7 TMAC。此外，7XT FPGA 還有更出色的片上BRAM到邏輯比，高達 65 MB，可滿足低時延數據緩沖要求。賽靈思將在本系列中增加帶有 28 Gbps 收發器的產品，具體情況將稍后披露。

　　Virtex-7 FPGA 旨在滿足最高性能無線、有線和廣播基礎設施子系統的需求。Virtex-7 FPGA 的 TeraMACC 信號處理能力支持 400G 橋接和交換結構有線通信、高級雷達和高性能計算系統。產品開發人員可用單個 FPGA 的 100GE 線路卡實施方案取代 ASIC 和多芯片組 ASSP 解決方案，以增加帶寬，從而滿足集成式多路復用器/轉發器應用中100GB 光傳輸網絡 (OTN) 復用轉發器、300G Interlaken 橋接器以及 400G 光網卡的需求。此外，這種超高端產品還提供了構建新一代測試測量設備所需的邏輯密度、性能和 I/O 帶寬。如果系統確實需要采用 ASIC，那么 Virtex-7 FPGA 可幫助設計人員在原型設計和仿真階段減少器件數量，從而降低成本，減少互連/設計的復雜性。

　　新一代目標設計平臺

　　最新 28nm FPGA 系列產品為賽靈思的新一代目標設計平臺奠定了堅實的芯片基礎，可加速創新，降低開發系統的成本與系統功耗，并提高帶寬和性能。與量產型 40nm Virtex-6 和 45nm Spartan-6 FPGA 系列同步首次推出的賽靈思目標設計平臺戰略為系統設計人員提供了更簡單、更智能的設計方法，幫助他們通過集成 FPGA 器件、設計工具、IP、開發套件和目標參考設計這五大關鍵設計元素快速而高效創建地 FPGA 片上系統解決方案。

　　最新 28nm 平臺為不斷增加的設計人員群體提供了特定領域的 ISE 設計環境，進一步推動了賽靈思目標設計平臺戰略的發展。增強型設計環境不僅提高了效率和生產力，具有更龐大的 AMBA4/AXI4 互聯 IP 生態系統，能滿足即插即用設計需求，而且還提供了不斷發展的針對特定市場的目標參考設計。上述最新發展使賽靈思客戶能在針對新一代應用過渡28nm 平臺過程中繼續集中精力做好差異化工作。