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赛灵思借助新一代FPGA抢占ASIC/ASSP市场

菜鸟
2005-12-28 20:31:51     打赏
随着系统级芯片设计变得越来越复杂,ASIC成本也越来越高,整机制造商不得不考虑在下一个设计中应使用何种硬件平台和物理实现方式。为了给设计人员提供更多选择,赛灵思(Xilinx)公司率先引入了平台FPGA的概念,并于近日推出基于90nm/300mm芯片制造工艺的第四代FPGA产品系列Virtex-4,希望能够借此超越传统PLD市场,进入更为广泛的高性能处理、嵌入式处理和高速串行通信领域,进而抢占部分ASIC/ASSP市场。Gartner Dataquest提供的数据显示,这部分市场2007年的营收将达到360亿美元。 FPGA的一个发展趋势是在器件中集成越来越多的功能以满足广泛要求,但随之带来的问题是这样的器件很多人都想用却很少人能够用得起,而且芯片的功能和资源超过大多数系统所需。此外,为满足对更大逻辑容量和存储器容量的需要而不断增大器件面积,会进一步增加器件成本。如果无法解决这一问题,将导致最先进FPGA的应用只能被限制在那些高价值小批量的产品中。 针对这种现象,赛灵思公司在Virtex-4中引入了一种新的基本架构――高级硅片组合模块(ASMBL),它可以独立组合FPGA的功能特性和容量,从而快速构建出多种不同的平台,这样开发人员可选择以最经济高效的器件实现其特定应用,而他们也仅需为这些功能付费,从而大大节省了投资。Virtex-4系列现包括三个平台,分别针对高性能逻辑集成应用、超高性能实时信号处理以及高速串行连接与嵌入式处理应用进行优化,适用于特定领域的应用要求。 为满足各种复杂算法及高速计算的要求,加快嵌入式应用开发,Virtex-4还内嵌有一系列处理器,其中8位微控制器架构PicoBlaze软内核可用于各种嵌入式控制应用,而32位通用处理器架构MicroBlaze软内核则适用于高性能项目。由于这些是软IP,所以只要系统允许内核的数量没有任何限制,可以任意增加。而对于需要更高性能的应用,Virtex-4还直接以硬内核形式提供标准PowerPC处理器,如FX系列内部可集成两个PowerPC处理器,在450MHz时处理器性能达到680 DMIPS。 利用带有嵌入式处理器的FPGA作为可编程系统设计平台,可以将功能灵活地划分为利用硬件或软件实现,在FPGA逻辑构造中植入处理器还带来了额外的灵活性,能够通过定制硬件来加快关键软件的执行,硬件加速使设计人员可利用逻辑资源在需要的地方准确获得所需要的性能。 目前一些领先整机制造商已开始为3G/4G移动通信、图像识别和视频会议开发新一代产品,但这类应用的算法复杂性增长速度比芯片密度和功能的增长速度要快得多,因此需要更高的DSP性能来实现下一代应用(如MPEG-4视频压缩/解压缩和多通道移动通信),而利用多片可编程DSP或专用ASIC硬件扩展现有DSP设计来满足这些目标在成本上很难行得通。 赛灵思公司DSP部市场总监David Squires表示,普通DSP由于有太多指令,大量资源用于各种控制功能,因此实际只有25%用于计算,所以在高速应用场合通常都用FPGA。虽然也可采用多DSP结构,但这样将意味着系统编程需要在多处理器环境下进行,而这往往有一定难度。 他介绍说,Virtex-4在ASMBL单元内部设计了XtremeDSP逻辑片(slice),可构成性能为500MHz的通用DSP架构,以不同方式扩展器件功能,提供强大的DSP功能。开发人员可配置XtremeDSP逻辑片实现40多种不同的DSP和算术功能,包括乘法器、乘法累加器、乘法及加法器、三输入加法器、桶状移位寄存器、宽总线多路复用器、幅度比较器或宽输入加法器等,同时它还支持将多个XtremeDSP逻辑片连接起来,以完成更宽输入的算术功能和复杂算法。Virtex-4内置的XstremeDSP逻辑片最多达到512个,能够实现256 GMACS处理性能。 此外,Virtex-4还能与可编程DSP共同使用,作为DSP的预处理器或协处理器来分担计算量巨大的任务。与顺序执行程序软件的DSP处理器相比,基于FPGA的解决方案具有并行执行的优势。 赛灵思公司全球市场副总裁Sandeep Vij认为:“如今的FPGA不仅仅只是一个现场可编程逻辑器件,已广泛应用于数字信号处理和高速连接领域,而且也不局限于原型样机的制造,正逐步进入到DSP、高速微处理器及ASIC/ASSP市场。”他表示,将DSP+FPGA整合成一个平台是一种非传统解决方案,但从终端产品来看有很大的市场机会,值得在这一领域投入力量。 当需要实现特定的功能时,究竟是用ASIC/ASSP还是用FPGA来实现,考虑的关键在于评估FPGA可重配置功能和布线所需要的额外硅片开销。Virtex-4系列FPGA产品具有灵活性和性能优势,同时没有与ASIC器件相关的NRE和工具成本,适用于那些必须满足短开发时间及标准不断变化,或者不具备能补偿高昂ASIC NRE成本所需要的生产批量的制造商。Virtex-4系列能够提供与ASIC价格水平相当的批量生产价格,但没有与ASIC相关的风险。 目前Virtex-4针对高性能逻辑集成应用的LX系列已经开始供货,针对超高性能实时信号处理的SX系列也将在年底前面市,2005年这两种系列的批量采购价分别为39.99美元和59.99美元,而针对高速串行连接与嵌入式处理应用的FX系列则将于明年第一季度正式发布。 作者:李明骏



关键词: 赛灵     借助     新一代     抢占     市场     Virtex-4         

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