28nm FPGA市場(chǎng)的培育年，Xilinx與Altera兩大FPGA廠商均推出相關(guān)的工程樣片，并進(jìn)行了持續(xù)一年多的有關(guān)性能、工藝的口水戰(zhàn)。預(yù)計(jì)明年上半年這些28nm FPGA樣片的量產(chǎn)產(chǎn)品就會(huì)出來(lái)，誰(shuí)將獲勝？誰(shuí)的市場(chǎng)份額更大？均會(huì)揭曉。不過(guò)，我們更關(guān)心的是這些 28nm的FPGA將為我們的電子產(chǎn)品帶來(lái)什么改變？哪些市場(chǎng)會(huì)首先嘗試這些最先進(jìn)的FPGA芯片。

28nm FPGA帶來(lái)的巨大性能提升

今年3月，賽靈思聲稱(chēng)推出全球半導(dǎo)體領(lǐng)域第一款28nm產(chǎn)品——kintex-7 325T，這是該公司28nm系列中的中端產(chǎn)品。緊接著6月份，賽靈思推出第二個(gè)28nm產(chǎn)品，也是該公司28nm系列的高端產(chǎn)品Virtex-7，并聲稱(chēng)“實(shí)現(xiàn)前所未有的連接功能、DSP處理能力和邏輯密度水平。”

差不多的時(shí)間，Altera也宣布了其28nm FPGA的三大產(chǎn)品：Stratix V，Arria V和Cyclone V。

那么，這些采用最昂貴工藝的28nmFPGA在性能上的突破是否“物有所值”？“根據(jù)我們?cè)诳蛻?hù)中進(jìn)行的調(diào)研，28nm時(shí)代， 客戶(hù)呼聲最高的是功耗。所以賽靈思28nm產(chǎn)品把功耗放在了研發(fā)的首要位置。通過(guò)一系列的創(chuàng)新， 賽靈思在28nm產(chǎn)品上實(shí)現(xiàn)了功耗減半， 性能加倍，成本也減半的重大突破。這些創(chuàng)新技術(shù)在未來(lái)幾年內(nèi)將顛覆我們現(xiàn)有的系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式。”賽靈思公司亞太區(qū)銷(xiāo)售及市場(chǎng)總監(jiān)張宇清表示。因而，功耗成為這兩家FPGA巨頭競(jìng)爭(zhēng)的重要指標(biāo)，而工藝又是功耗指標(biāo)的基礎(chǔ)。

“兩年前，賽靈思開(kāi)始和TSMC展開(kāi)合作，共同開(kāi)發(fā)HPL工藝，我們稱(chēng)之為28nm高性能低功耗工藝。HPL工藝的好處在于它可以降低靜態(tài)功耗，而不必在性能方面做出妥協(xié)。因此，賽靈思28nm產(chǎn)品線全部采用了28nmHPL工藝技術(shù)，并且比28nm HP技術(shù)有更低的靜態(tài)功耗。如果在相同運(yùn)行速度下，HPL工藝的靜態(tài)功耗甚至比28nm LP工藝技術(shù)的還低。根據(jù)業(yè)界相關(guān)報(bào)道，在量產(chǎn)方面，28nm HPL技術(shù)也具有更低的風(fēng)險(xiǎn)性，因?yàn)樗褂玫牟皇荢iGe拉伸，這種技術(shù)量產(chǎn)的時(shí)候情況很復(fù)雜。所以許多著名的客戶(hù)加入28nm HPL陣營(yíng)也并不令人吃驚。”張宇清闡述其采用的HPL工藝時(shí)，一直是非常自豪的。“因此我們與臺(tái)積電通力合作，針對(duì)FPGA打造了一個(gè)理想的高效低功耗工藝，并把這種創(chuàng)新與賽靈思針對(duì)FPGA芯片設(shè)計(jì)提供的和通過(guò)設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件實(shí)現(xiàn)的功耗優(yōu)化完美結(jié)合。和上一代相比，7系列FPGA在同等性能下，功耗和成本分別降低了一半。”比如Virtex-7 系列產(chǎn)品相對(duì)前代產(chǎn)品而言，系統(tǒng)性能提高一倍，速度提升 30%，功耗降低 50%。

當(dāng)然，Altera 也同樣表示，他們具有業(yè)界領(lǐng)先的低功耗。“比如中端Arria V器件系列采用了TSMC的28-nm低功耗(28LP)工藝進(jìn)行開(kāi)發(fā)，有利于在成本、性能和業(yè)界領(lǐng)先的低功耗方面達(dá)到均衡。中端FPGA（500K邏輯單元）最大功耗800 mW；中端FPGA中低功耗串行收發(fā)器6G時(shí)每通道最大功耗100 mW，10G時(shí)每通道最大功耗140 mW。”Altera亞太區(qū)資深市場(chǎng)經(jīng)理羅嘉鸞也很自豪地表示。而高端28nm Stratix V FPGA通過(guò)關(guān)鍵技術(shù)，與前代產(chǎn)品比，總功耗也降低了30%。具體的降功耗方式采用了1）專(zhuān)利可編程功耗技術(shù)，提高了內(nèi)核性能，同時(shí)降低了功耗。2）TSMC 28-nm高K金屬柵極高性能工藝，針對(duì)低功耗進(jìn)行了優(yōu)化。3）0.85-V內(nèi)核電壓。4）部分重新配置 。5）嵌入式HardCopy模塊和集成內(nèi)核，以及收發(fā)器硬核IP。

除了降功耗競(jìng)爭(zhēng)外，I/O和DSP能力也是兩家競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。Xilinx稱(chēng)Virtex-7系列最多可提供96個(gè)速度高達(dá)28Gbps的串行通道。串行帶寬達(dá)2.7Tbps。單芯片DSP帶寬5.1T MACC；可提供3,960個(gè)運(yùn)行速度高達(dá)700MHz。在單芯片容量方面，支持200萬(wàn)個(gè)邏輯門(mén)，“是之前任何 FPGA 邏輯的2倍。”張宇清表示。

而Altera則稱(chēng)，“我們開(kāi)發(fā)了世界上第一款具有28-Gbps收發(fā)器的FPGA。Stratix VGT的工程樣片已經(jīng)在今年的八月份開(kāi)始發(fā)售。另外，在存儲(chǔ)器上，Stratix V也可以支持800 MHz的6 x72 DDR3存儲(chǔ)器接口。在Arria® V和Cyclone® V FPGA這兩個(gè)產(chǎn)品上，也將有硬的DDR３存儲(chǔ)器接口，讓客戶(hù)在設(shè)計(jì)上，例入時(shí)序上更簡(jiǎn)單方便。”單片容量方面，羅嘉鸞表示加上嵌入式HardCopy模塊，單片上可容納14.3M ASIC邏輯門(mén)或者1.19M邏輯單元這樣一個(gè)驚人的單片容量。