由工業(yè)和信息化部指導(dǎo),，西安市科學(xué)技術(shù)局,、西安市集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心和中國電子報(bào)社主辦，陜西省半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會,、西安軟件園發(fā)展中心和西安地區(qū)科技交流中心協(xié)辦的2010年(第二屆)中國FPGA產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇于8月31日在西安市隆重舉行,。本次論壇的主題是“可編程技術(shù)加速中國科技創(chuàng)新”，來自國內(nèi)外數(shù)十家企業(yè),、高等院校和科研機(jī)構(gòu)的200余名代表參加了本次論壇,。
圖為：Xilinx亞太區(qū)市場及應(yīng)用總監(jiān)張宇清演講,。
張宇清：
大家好,，很高興參加第二屆的FPGA論壇,，去年我們也參加了中國電子報(bào)的FPGA論壇，今年我們要感謝西安市政府,，還有西安集成電路產(chǎn)業(yè)化基地,，以及中國電子報(bào)給我們這個(gè)機(jī)會在這里跟大家分享FPGA在前沿方面一些新的咨詢。FPGA到底發(fā)展的趨勢,，還有FPGA在目前前沿上的技術(shù)在什么地方,，這個(gè)是我今天要講的重點(diǎn)。
首先是我們公司的概況,，如果了解我們公司的話,，大家知道我們在1984年是FPGA創(chuàng)始公司之一，2009年財(cái)年收入為19億,，全球大約有3100名員工,，擁有2000多項(xiàng)專利，全球擁有20000多家客戶,，實(shí)際上在各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用,，不單在通訊、有線,、無線,、消費(fèi)類醫(yī)療，包括軍工還有汽車電子,，也是得到了大量的應(yīng)用,。目前來講，PLD市場份額我們超過了52%,。這個(gè)是由業(yè)界所統(tǒng)計(jì)的市場份額調(diào)查,，根據(jù)最新的一個(gè)季度，這個(gè)是第一季度的數(shù)字,，在第二季度賽靈思公司不但沒有減少,，反而增長了，達(dá)到了53%的市場份額,，這里也代表了客戶對賽靈思產(chǎn)品的認(rèn)同,，還有賽靈思產(chǎn)品所提供的卓越的性價(jià)比優(yōu)勢，還有技術(shù)優(yōu)勢,。在整個(gè)FPGA加上ASIC來講,，賽靈思的營銷額在2009年達(dá)到了第一，超越了索尼,，這也是我們公司25年來大家所引以為豪的一件事,。
目前,，在中國的情況，其實(shí)在不同的場合其實(shí)我也發(fā)表了一些我個(gè)人的意見,，我們認(rèn)為FPGA本身在中國本土推動創(chuàng)新是扮演著一個(gè)非常重要的戰(zhàn)略型的角色,，因?yàn)镕PGA本身它是一個(gè)可編程的平臺，大部分時(shí)間我們的工程師是在這個(gè)平臺上去開發(fā),、創(chuàng)新自己的IP,，其實(shí)這個(gè)IP實(shí)際上是不屬于賽靈思，它更適合作為創(chuàng)新IP的一個(gè)平臺,。這方面,，我們在全國除了8個(gè)辦事處，也包括了6個(gè)創(chuàng)新中心,，上海,、無錫、成都,、南京,、西安、天津,，都有我們的創(chuàng)新中心,，創(chuàng)新的目的是培養(yǎng)中國的FPGA設(shè)計(jì)人才，這方面我們也是希望可以跟我們的友商一起聯(lián)手培養(yǎng)中國FPGA設(shè)計(jì)人才方面做出貢獻(xiàn),。而且我們在投資還有跟本土的設(shè)計(jì)公司合作,，也做了很大的推動，目前來講在國內(nèi)有比較完善的生產(chǎn)系統(tǒng),，我們在全球擁有超過300家獨(dú)立的設(shè)計(jì)公司提供賽靈思的FPGA，在國外我們已經(jīng)擴(kuò)展到十幾家的獨(dú)立公司為我們設(shè)計(jì)IP,。在工業(yè)行業(yè)的發(fā)展上,，我們也積極參與有線、無線的行業(yè)發(fā)展,，特別是3G,、TD—SCDMA賽靈思也是一家唯一的FPGA公司作為資深的會員推動行業(yè)的發(fā)展，在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈我們跟所有上,、中,、下游的伙伴朋友們一起開發(fā)完整的設(shè)計(jì)解決方案，這里面當(dāng)然包括了我們國內(nèi),，甚至在國際上非常著名的中興通訊,、華為、大唐公司等等,。在學(xué)校業(yè)界方面我們也是提供了一個(gè)廣大深遠(yuǎn),、深度的一個(gè)合作,，我們在100多所高校有聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，每年也會跟高校舉辦不同的FPGA設(shè)計(jì)論壇,、設(shè)計(jì)大賽,、開發(fā)原碼大賽、信息安全大賽,，特別像開發(fā)原碼大賽,，參賽的不光是中國本土大陸一些知名的大學(xué)，也包括臺灣地區(qū),、印度大學(xué)都有參與,。而我們在中國的品牌形象，除了大家所知道的傳統(tǒng)的FPGA業(yè)界第一以外,，我們在客戶方面給予了我們很多鼓勵,，業(yè)界也不斷給我們鼓勵，在這里我再次感謝大家對賽靈思的支持,。在全球,，除了中國知名的一些設(shè)備廠商以外，像愛立信,、索尼,、摩托羅拉等等，都是我們賽靈思忠實(shí)的用戶,。
過去兩年年我們可以看到,，F(xiàn)PGA在傳統(tǒng)上做了翻天覆地的變化，特別是進(jìn)入65納米,、40納米的亮彩以后,，被大規(guī)模的應(yīng)用，就這個(gè)我們可以看到FPGA在本質(zhì)上,、在SOC這個(gè)概念上已經(jīng)得到了廣大客戶的認(rèn)可,，ASSP標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)量都在不斷下降，但是我們可以看到FPGA的設(shè)計(jì)量在大幅上漲,。包括我們在座的各位公司里面,，你可以做一個(gè)調(diào)查，就是每一年的FPGA使用量是在上升的,，而在上升當(dāng)中,，這個(gè)上升的速度我們也做了一個(gè)比對，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全球的增長幅度,，這里也是歸功于FPGA在各個(gè)技術(shù)上的領(lǐng)域以及能夠替代ASIC,。紅色的部分一般ASIC比較占優(yōu)的，而紅色部分是FPGA占優(yōu)的,。我們在40納米開始,，甚至在28納米的時(shí)候它可以替代ASIC,，定制的趨勢。
在技術(shù)方面,，賽靈思不斷推陳出新,，我們在28納米7系列FPGA里面可以得到一個(gè)體現(xiàn)，為什么我們說這只是一個(gè)突破呢?其實(shí)我們做了一個(gè)最大膽的嘗試,，也是在整個(gè)FPGA爭論最大的一點(diǎn),，就是統(tǒng)一FPGA的架構(gòu)。什么叫統(tǒng)一FPGA的架構(gòu)呢?在7系列里面,，無論是高端,、終端，這三個(gè)系列在FPGA本質(zhì)架構(gòu)上完全統(tǒng)一,，模塊完全一樣,，無論從DSP到IO到PLL，全部都是一樣的,，它們唯一的區(qū)別就是它的比例上不一樣而已,。這一點(diǎn)，它的意義在什么地方?我們在設(shè)計(jì)FPGA的時(shí)候,，我們都希望降低成本,，或者是你要獲得更多的功能，你必須要在高中低檔的FPGA做一個(gè)轉(zhuǎn)移,，這個(gè)轉(zhuǎn)移往往因?yàn)榧軜?gòu)的不統(tǒng)一,，而造成了大量的資源浪費(fèi)。換句話說,，以往你在高端的FPGA開發(fā)一個(gè)IP,，現(xiàn)在要用低端的FPGA實(shí)現(xiàn)，你必須在很大的程度上,，60%—70%的程度上,，你要重新驗(yàn)證這個(gè)IP。但是統(tǒng)一的架構(gòu)完整地解決了你這個(gè)問題,，所以統(tǒng)一架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)是FPGA的突破，為什么賽靈思能夠做到這一點(diǎn)?為什么不在40納米或者50納米,，要等到28納米才做這件事情呢?原因很簡單,，在28納米工藝上，這個(gè)工藝先進(jìn)的程度可以大規(guī)?？s小硅片的面積,，而且我們可以把一些以前用在高端架構(gòu)的模塊應(yīng)用在低端的產(chǎn)品上，這個(gè)是非常大的一個(gè)比喻,，也就是說在未來,，如果你對賽靈思產(chǎn)品有了解的話,，我們以往一些低端的器件，你的概念可以完全把它拋棄,，等于說我們高端器件的性能會在我們低端器件里大量出現(xiàn),，這個(gè)是一個(gè)非常好的突破。從本質(zhì)上來講,，也就是低成本,、低端的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，我們可以享用到高端器件的功耗,。比如說在7系列里面,，它能支持業(yè)界最寬的帶寬，2133兆是一個(gè)概念?我們已經(jīng)超前了我們在生活上所應(yīng)用的一個(gè)帶寬,。但是在未來,，比如說在光纖、無線通訊網(wǎng)絡(luò),，它對帶寬的需求是無止境的,。同時(shí)我們不會忘記，我們還會繼續(xù)支持一些舊有的IO的標(biāo)準(zhǔn),，比如3.3IO,。
以下我就會講到它的功耗。未來性能已經(jīng)不是唯一的指標(biāo)了,，我們所有的客戶,，包括通訊、工業(yè),、軍工的客戶告訴我們,，功耗是他們最大的挑戰(zhàn)，沒有功耗,，你不講綠色能源,、不講綠色環(huán)保應(yīng)用，基本上在選型的時(shí)候就已經(jīng)被屏蔽在門外了,。我們再把功耗作為我們28納米7系列產(chǎn)品的最大的解決方向,。第二，我們提出了性能,。第三,，我們也必須利用統(tǒng)一架構(gòu)去提高大家在設(shè)計(jì)時(shí)候的生產(chǎn)力。為什么說我們的功耗低呢?這是有根據(jù)的,。我們28納米的時(shí)候采用的功率,，一種叫28納米HP高性能，另外一種是低功耗，我們看完之后認(rèn)為,，這兩種選擇都無法滿足我們今天廣大用戶的需求,，我們又要高性能，但同時(shí)也要低功耗,，我們開發(fā)出一種全新的工藝,，叫HPL。新開發(fā)的高性能,，低功耗的工藝角色,，它在功耗方面是1的話，同等的28納米的低功耗是1.47,，高性能是2.21,。在系統(tǒng)性能方面，它如果是1的話,，高性能大概是1.02—1.1,，所以不會比高性能的差太遠(yuǎn)，也就是說我們能夠保持650兆和660兆赫的使用頻率,，其實(shí)這部分已經(jīng)可以滿足絕大部分人的需求,。
在其他方面我們也做了非常深度的開發(fā)去降低功耗。包括我們對晶體管的選項(xiàng),，比如說IO,，我們會選不一樣的晶體管，邏輯方面有另外一種晶體管,，我們總共有5—6種不同的晶體管在同樣一顆芯片上,，這個(gè)大大增加了FPGA設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，但是受惠的是我們的客戶,。我們又降低電壓,，邏輯門控制，各種手段去更進(jìn)一步降低它的功耗,，最后我們在軟件方面也用軟件再降低10%—15%的功耗,。這個(gè)結(jié)果是什么呢?可以跟賽靈思40納米的FPGA相比的話，我們可以看到靜態(tài),、動態(tài)跟IO功耗都得到了大幅度降低,，超過了50%的功耗降低。因此,，因?yàn)楣牡慕档?，允許賽靈思制造比其他FPGA同行更大顆的器件，為什么呢?因?yàn)榫退闶?00萬門的邏輯單元器件,，我們還是能夠滿足在系統(tǒng)上的功耗需求，它的可用性跟容量也就增加了。關(guān)于我們部分配置的技術(shù),，在28納米已經(jīng)是賽靈思的第五代技術(shù),，它可以讓一個(gè)FPGA不斷變的情況之下，同時(shí)時(shí)時(shí)地去做配置,，這樣子的話,，你可以同樣的一個(gè)FPGA，等于可以用作不同的功能和不同的芯片,。我們在光傳輸網(wǎng)絡(luò),、航天應(yīng)用還有軟件定義無線電，都在廣泛應(yīng)用,，在這方面,，賽靈思已經(jīng)積累了超過10年的經(jīng)驗(yàn)。目前在國內(nèi)有一些通訊廠商也在用動態(tài)做量產(chǎn),。
剛才,，我講到了統(tǒng)一架構(gòu)的優(yōu)勢，比如說今天你需要做一個(gè)超聲設(shè)備,，它有臺式,、車式、手提式的超聲設(shè)備,，同樣一個(gè)設(shè)計(jì)可以在我們終端器件一直到高端器件,，或者一直到低端器件做整個(gè)平臺的平滑的譯制，它可以從64到128通道,，到256通道,，都是同樣的IP，非常非常少的優(yōu)化還有驗(yàn)證需要,。這方面我們統(tǒng)計(jì)過,，可以讓整個(gè)研發(fā)速度提高一倍。我們的目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺可以幫助大家在設(shè)計(jì)的時(shí)候可以更快的提高的生產(chǎn)力,，比如說我們優(yōu)化我們的軟件,，讓我們的軟件跑得更快，讓我們的實(shí)用性更高,，同時(shí)我們也是業(yè)界第一個(gè)跟(英)公司合作,，推出第三代的這種標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是賽靈思公司和(英)公司聯(lián)手開發(fā)的一個(gè)主線,，這個(gè)是我們4月份宣布的一個(gè)里程碑,。還有我們300個(gè)生態(tài)伙伴向我們提供的開發(fā)板的接口，應(yīng)用了業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的FPGA接口,，讓我們的板子可以跟客戶的板子,，還有我們開發(fā)伙伴的板子做無縫對接，這個(gè)其實(shí)在今年我們不同的場合我們演示過，我們的板子如何跟費(fèi)思卡爾,、跟TI,、跟因特爾、跟摩托羅拉,、跟ADI等等這些公司的板子做無縫的對接,，這些都?xì)w功于目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺的優(yōu)勢。同時(shí)賽靈思FPGA也高度集成了模擬器件,。
以下我們可以舉幾個(gè)例子,。我先用一個(gè)高端AC的例子，它是一個(gè)有線通訊的一個(gè)案例,。65納米的ASIC做300納米的橋接器,，我們只用了70萬門的我們功耗跟ASIC是旗鼓相當(dāng)?shù)模蟾?0瓦,。比方說2×2一個(gè)LTE的數(shù)字中頻,，我們用一個(gè)單芯片的設(shè)計(jì)方案，368兆,，功耗8.7瓦,，F(xiàn)PGA成本假設(shè)是1的話，我們新的Kintex—7在28納米器件,，同樣的單芯片解決方案,，跑更高的速度491兆，可以做到以前1/3的成本,。也就是說,，Kintex—7在28納米的時(shí)候可以做到40納米同等高端器件1/3的成本，功耗降低一半,，但是性能是一樣的,。這個(gè)在來講，也是一個(gè)新的突破,。我們用一顆Kintex—7不到5美元的價(jià)格,，可以替代9顆標(biāo)準(zhǔn)芯片15美元的一個(gè)方案，但是功耗降低了37%,，整個(gè)面積縮小是85%,，不到以前的1/6。這都意味著我們7系列在下一代產(chǎn)品所提供的性能,、功耗,，還有生產(chǎn)力提供的一個(gè)指標(biāo)。