由工業(yè)和信息化部指導，西安市科學技術(shù)局、西安市集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心和中國電子報社主辦，陜西省半導體行業(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，以及中國電子報給我們這個機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，這個是我今天要講的重點。
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年財年收入為19億，全球大約有3100名員工，擁有2000多項專利，全球擁有20000多家客戶，實際上在各個領(lǐng)域都得到了廣泛的應用，不單在通訊、有線、無線、消費類醫(yī)療，包括軍工還有汽車電子，也是得到了大量的應用。目前來講，PLD市場份額我們超過了52%。這個是由業(yè)界所統(tǒng)計的市場份額調(diào)查，根據(jù)最新的一個季度，這個是第一季度的數(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)品的認同，還有賽靈思產(chǎn)品所提供的卓越的性價比優(yōu)勢，還有技術(shù)優(yōu)勢。在整個FPGA加上ASIC來講，賽靈思的營銷額在2009年達到了第一，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，其實在不同的場合其實我也發(fā)表了一些我個人的意見，我們認為FPGA本身在中國本土推動創(chuàng)新是扮演著一個非常重要的戰(zhàn)略型的角色，因為FPGA本身它是一個可編程的平臺，大部分時間我們的工程師是在這個平臺上去開發(fā)、創(chuàng)新自己的IP，其實這個IP實際上是不屬于賽靈思，它更適合作為創(chuàng)新IP的一個平臺。這方面，我們在全國除了8個辦事處，也包括了6個創(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設計人才，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設計人才方面做出貢獻。而且我們在投資還有跟本土的設計公司合作，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家獨立的設計公司提供賽靈思的FPGA，在國外我們已經(jīng)擴展到十幾家的獨立公司為我們設計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)完整的設計解決方案，這里面當然包括了我們國內(nèi)，甚至在國際上非常著名的中興通訊、華為、大唐公司等等。在學校業(yè)界方面我們也是提供了一個廣大深遠、深度的一個合作，我們在100多所高校有聯(lián)合實驗室，每年也會跟高校舉辦不同的FPGA設計論壇、設計大賽、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，也包括臺灣地區(qū)、印度大學都有參與。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，特別是進入65納米、40納米的亮彩以后，被大規(guī)模的應用，就這個我們可以看到FPGA在本質(zhì)上、在SOC這個概念上已經(jīng)得到了廣大客戶的認可，ASSP標準的設計量都在不斷下降，但是我們可以看到FPGA的設計量在大幅上漲。包括我們在座的各位公司里面，你可以做一個調(diào)查，就是每一年的FPGA使用量是在上升的，而在上升當中，這個上升的速度我們也做了一個比對，遠遠高于全球的增長幅度，這里也是歸功于FPGA在各個技術(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里面可以得到一個體現(xiàn)，為什么我們說這只是一個突破呢?其實我們做了一個最大膽的嘗試，也是在整個FPGA爭論最大的一點，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，它的意義在什么地方?我們在設計FPGA的時候，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做一個轉(zhuǎn)移，這個轉(zhuǎn)移往往因為架構(gòu)的不統(tǒng)一，而造成了大量的資源浪費。換句話說，以往你在高端的FPGA開發(fā)一個IP，現(xiàn)在要用低端的FPGA實現(xiàn)，你必須在很大的程度上，60%—70%的程度上，你要重新驗證這個IP。但是統(tǒng)一的架構(gòu)完整地解決了你這個問題，所以統(tǒng)一架構(gòu)的實現(xiàn)是FPGA的突破，為什么賽靈思能夠做到這一點?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，這個工藝先進的程度可以大規(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)的模塊應用在低端的產(chǎn)品上，這個是非常大的一個比喻，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)，這個是一個非常好的突破。從本質(zhì)上來講，也就是低成本、低端的產(chǎn)品設計，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，2133兆是一個概念?我們已經(jīng)超前了我們在生活上所應用的一個帶寬。但是在未來，比如說在光纖、無線通訊網(wǎng)絡，它對帶寬的需求是無止境的。同時我們不會忘記，我們還會繼續(xù)支持一些舊有的IO的標準，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)保應用，基本上在選型的時候就已經(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)去提高大家在設計時候的生產(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，也就是說我們能夠保持650兆和660兆赫的使用頻率，其實這部分已經(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，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，這個大大增加了FPGA設計的復雜度，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，因為功耗的降低，允許賽靈思制造比其他FPGA同行更大顆的器件，為什么呢?因為就算是200萬門的邏輯單元器件，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FPGA不斷變的情況之下，同時時時地去做配置，這樣子的話，你可以同樣的一個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、航天應用還有軟件定義無線電，都在廣泛應用，在這方面，賽靈思已經(jīng)積累了超過10年的經(jīng)驗。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超聲設備，它有臺式、車式、手提式的超聲設備，同樣一個設計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)化還有驗證需要。這方面我們統(tǒng)計過，可以讓整個研發(fā)速度提高一倍。我們的目標設計平臺可以幫助大家在設計的時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，讓我們的實用性更高，同時我們也是業(yè)界第一個跟(英)公司合作，推出第三代的這種標準，這個標準是賽靈思公司和(英)公司聯(lián)手開發(fā)的一個主線，這個是我們4月份宣布的一個里程碑。還有我們300個生態(tài)伙伴向我們提供的開發(fā)板的接口，應用了業(yè)界標準的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，這個其實在今年我們不同的場合我們演示過，我們的板子如何跟費思卡爾、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，這些都歸功于目標設計平臺的優(yōu)勢。同時賽靈思FPGA也高度集成了模擬器件。
以下我們可以舉幾個例子。我先用一個高端AC的例子，它是一個有線通訊的一個案例。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?shù)?，大?0瓦。比方說2×2一個LTE的數(shù)字中頻，我們用一個單芯片的設計方案，368兆，功耗8.7瓦，F(xiàn)PGA成本假設是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。這個在來講，也是一個新的突破。我們用一顆Kintex—7不到5美元的價格，可以替代9顆標準芯片15美元的一個方案，但是功耗降低了37%，整個面積縮小是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)力提供的一個指標。