FPGA 65nm技术竞赛开锣

     
　 
随着半导体工艺由130nm向90nm及65nm不断升级，带给FPGA(现场可编程逻辑器件)更高的密度、更快的速度、更低的成本，引得FPGA厂商不断追逐。但同时也带来了功耗提高等诸多挑战。继赛灵思公司5月份发布全球首款基于65nm工艺的FPGA产品Virtex-5系列平台后，近日Altera也宣布将推出基于65nm工艺的FPGAStratixⅢ。两大FPGA巨头争先恐后发布了65nm工艺的FPGA，表明FPGA65nm竞赛已经起跑。

65nm工艺FPGA将加速取代ASIC

据悉，赛灵思Virtex-5系列FPGA基于业界最先进的65nm三极栅氧化层技术、突破性的新型ExpressFabric技术和经过验证的ASMBL架构。与前一代90nmFPGA相比，速度平均提高30%，容量增加65%，同时动态功耗降低35%，静态功耗保持相同的低水平，使用面积减小45%。而65nmStratixⅢ与90nmStratixII相比，性能提高20%以上，功耗节省30%到70%。65nmFPGA的应用将涵盖从互联网和电信基础设施到无线基站和多媒体/视频/音频等广泛的领域。

对ASIC厂商而言，65nm工艺带来的性能提升和成本降低是可以预见的，但在同样的管芯面积上集成更多的逻辑单元，芯片设计的复杂度大幅提升，这将导致ASIC在设计环节的出错率提升。而开发ASIC膜板费用居高不下也使得ASIC的应用开始“紧缩”。“随着工艺不断提升，FPGA将加快取代传统的ASIC这一趋势。”Altera亚太区市场总监LouieLeung表示，“虽然ASIC全球营收在上涨，但应用已从几年前的1万个下降至最近的两三千个，应用将集中在电话、DVD等需求量稳定的领域。FPGA的应用量在不断上升，这也是因为企业认识到适时将产品推向市场非常重要。”

Virtex-5LX平台首批器件现在发运，其他各种平台将在2006年下半年至2007年上半年期间陆续发运。尽管Xilinx已抢先推出了65nmFPGA样片，但Altera副总裁兼亚太区行政董事李彬表示，Altera将率先实现65nmFPGA的量产。他说，Altera一般都要在成品率提高到90%以上才会向市场宣布，这也是Altera能率先进入量产的秘诀之一。Altera将在不久的未来宣布其65nm产品，而且宣布的内容将涵盖器件、开发工具、开发板等一系列完整方案，并计划在2007年达到量产。

创新应对功耗问题

摩尔定律揭示了65nm工艺会进一步提高产品的密度和性能。在这一节点，功耗成为关键因素。比如与130nm相比，90nmFPGA密度翻倍，逻辑门氧化层变得更薄，在65nm节点，功耗问题要比90nm更关键，如何从根本上节省功耗，同时保持新节点的密度和性能优势成为关键。

Altera总裁兼CEOJohnDaane介绍说，Altera采用的技术是根据用户的设计，开发软件QuartusⅡ可以自动设定FPGA中每个逻辑单元的运行频率，一部分进行高速运转，一部分低速运转，还有一部分将被关闭，这样就降低了FPGA整体的功耗。“这一技术是我们效仿CPU所采用的节能技术来做的。”JohnDaane说，“根据我们的经验，在一个拥有几百万门的FPGA中，只有约20%的逻辑单元需要高速运转，因此，我们采用了这样的技术。”

Altera产品规划副总裁RobertBlake提到，Altera发现在65nm技术中，如果客户需要高性能逻辑，功耗则比90nm减少30%，应用中性能逻辑，则减少50%，低性能逻辑则可减少70%。Altera的创新就在于部分FPGA保持高性能运行，而其余部分则低速运行，从而大大降低了功耗。而且，对于不需要的逻辑，可以设置为关断，进一步降低了功能。

赛灵思采用的技术是65nm三极栅氧化层技术、硬化IP块降低功耗，通过独特的三极栅氧化层技术平衡性能与功耗，Virtex-5打破了更小工艺几何尺寸产生更大泄漏电流的行业发展趋势，保持了与其上一代90nm工艺同样低的静态功耗水平。

FPGA双雄在下一步竞争中都已全力加速，Altera亚太区市场总监LouieLeung表示，目前，90nm产品基本满足市场需要，65nm产品将在未来两三年内成为主流。虽然我们现在看到的是FPGA在65nm技术的角逐，或许45nm的测试已在暗中展开。