10
?
6月1日，英特爾宣布將以167億美元的現(xiàn)金收購(gòu)可編程邏輯芯片巨頭Altera，這一筆交易案也成為了英特爾歷史上金額最大的一筆并購(gòu)。
有消息顯示，Altera在2014年就曾與英特爾簽署協(xié)議，即通過(guò)英特爾的工廠生產(chǎn)FPGA。很多人認(rèn)為，英特爾全面收購(gòu)Altera將最大化利用工廠的先進(jìn)制程，并在生產(chǎn)大而復(fù)雜的FPGA過(guò)程中累積更多的經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，Altera也將從英特爾強(qiáng)大的生產(chǎn)能力中獲益，并比其他FPGA廠商更快的展開(kāi)芯片投產(chǎn)和升級(jí)工作。
那么，Altera的產(chǎn)品會(huì)通過(guò)與英特爾的聯(lián)手產(chǎn)生怎樣的變革？讓我們先從那次微軟換血FPGA說(shuō)起。
英特爾與Altera的淵源，先從微軟換血FPGA說(shuō)起
Altera亞太區(qū)副總裁兼總經(jīng)理Erhaan Shaikh表示，Altera除了不斷為通信行業(yè)的客戶帶來(lái)價(jià)值之外，也開(kāi)始轉(zhuǎn)身投入到其它市場(chǎng)當(dāng)中，并為很多新的市場(chǎng)領(lǐng)域帶來(lái)新的價(jià)值。正是由于這樣一種多元化的產(chǎn)品發(fā)展策略，使得Altera很大程度的吸引了多元化市場(chǎng)的注意。
Altera亞太區(qū)副總裁兼總經(jīng)理Erhaan Shaikh
2014年8月12日，微軟宣布了一種全新的名為“Catapult”的構(gòu)架，其內(nèi)置有Altera的Stratix V FPGA (28nm)，可將微軟旗下搜索引擎必應(yīng)(Bing)的搜索速度提高兩倍、服務(wù)器數(shù)量減少一半、服務(wù)器TCO提升最高至30%。
“通常業(yè)界在搜索引擎服務(wù)器中采用最多的還是CPU方式，但采用FPGA的功耗只有CPU方式的十分之一，這就是微軟將Altera的FPGA與其CPU產(chǎn)品結(jié)合使用的原因?！?Erhaan Shaikh解釋說(shuō)。
在IDF2014大會(huì)上，Intel高級(jí)副總、數(shù)據(jù)中心級(jí)連接系統(tǒng)部門(mén)總經(jīng)理Diane Bryant表示，Intel提供的定制處理器以Xeon（至強(qiáng)）處理器為基礎(chǔ)，首次在單一封裝內(nèi)集成了FPGA可編程陣列電路，客戶可通過(guò)FPGA電路整合他們自己的軟件及IP核心。根據(jù)業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的FPGA加速測(cè)試，這種定制處理器的性能提升了10倍。通過(guò)在Xeon處理器中集成FPGA芯片，Intel預(yù)計(jì)客戶可以獲得額外的2倍性能，因?yàn)檫@種定制處理器的接口延遲更低，一致性更好。
IBM最近也宣布和Altera在OpenCL上展開(kāi)合作，而IBM系統(tǒng)的資深副總裁Tom Rosailia認(rèn)為，面向OpenCL的Altera SDK帶來(lái)了更多的創(chuàng)新，解決了大數(shù)據(jù)和云計(jì)算難題。
在汽車(chē)領(lǐng)域，奧迪也選擇與Altera合作，并將其SoC產(chǎn)品應(yīng)用于汽車(chē)的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中，作為最先進(jìn)的高性能中央駕駛輔助控制單元的關(guān)鍵組成。
非常有趣的是，這輛自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中搭載了Altera的SoC產(chǎn)品的奧迪A7，在去往今年CES展的路上，完成了從硅谷到拉斯維加斯的實(shí)際“路演”，中間形成了約155英里的無(wú)任何駕駛員干預(yù)的完全自動(dòng)駕駛。
在中國(guó)市場(chǎng)，百度剛剛和Altera宣布在快速圖像分類項(xiàng)目中展開(kāi)合作，中國(guó)移動(dòng)也與Altera宣布在5G C-RAN平臺(tái)上展開(kāi)合作。百度研究的杰出科學(xué)家、博士Ren Wu表示，OpenCL的支持改變了行業(yè)的游戲規(guī)則，將幫助FPGA深入到主流異構(gòu)計(jì)算領(lǐng)域中。
從臺(tái)積電到英特爾，Stratix 10有哪些變化？
日前，Altera正式公布了其Stratix 10 FPGA和SoC體系結(jié)構(gòu)及產(chǎn)品細(xì)節(jié)，這一全新高端可編程邏輯器件在性能、集成度、密度和安全特性方面實(shí)現(xiàn)全面突破，可支持Altera客戶解決下一代通信、數(shù)據(jù)中心、雷達(dá)系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施和高性能計(jì)算系統(tǒng)中所遇到的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，誓在將云時(shí)代的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)推向又一個(gè)巔峰。
?
Erhaan Shaikh強(qiáng)調(diào)，Altera的新一代Stratix 10產(chǎn)品，可以說(shuō)是整個(gè)可編程世界中的又一個(gè)巨大突破，它在性能方面比原有的28納米產(chǎn)品提高了2倍。而正是由于采用了Altera革命性的HyperFlex架構(gòu)，以及英特爾的14納米三柵極工藝，Stratix 10得以實(shí)現(xiàn)性能上的重大突破。
Altera產(chǎn)品營(yíng)銷資深總監(jiān)Patrick Dorsey解釋說(shuō)，Altera的第10代FPGA和SoC系列產(chǎn)品包括基于臺(tái)積電55納米工藝生產(chǎn)的MAX10系列、基于臺(tái)積電20納米工藝生產(chǎn)的Arria 10系列，以及最新發(fā)布的基于英特爾14納米三柵極工藝生產(chǎn)的Stratix 10系列。
Altera產(chǎn)品營(yíng)銷資深總監(jiān)Patrick Dorsey解釋
Patrick Dorsey強(qiáng)調(diào)，可以看出，Altera和臺(tái)積電之間的關(guān)系是非常密切而牢固的，而它為Altera生產(chǎn)的各系列產(chǎn)品一直在市場(chǎng)中持續(xù)出貨。
Patrick Dorsey認(rèn)為，Stratix 10 FPGA和SoC作為第一款采用Altera的HyperFlex新體系結(jié)構(gòu)器件，是FPGA業(yè)界十多年來(lái)最顯著的架構(gòu)體系結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。
HyperFlex體系結(jié)構(gòu)：“寄存器無(wú)處不在”
Patrick Dorsey解釋說(shuō)，如上圖所示，在傳統(tǒng)的架構(gòu)當(dāng)中，不管是Altera還是Xilinx，都面臨著一個(gè)共同的問(wèn)題：布線的延時(shí)在總延時(shí)中占據(jù)了絕大部分。而一個(gè)系統(tǒng)的性能是否能得到提高，最大的制約就來(lái)自布線帶來(lái)的阻抗和延時(shí)。
所以，Altera的HyperFlex架構(gòu)出現(xiàn)了。HyperFlex架構(gòu)在所有內(nèi)核互聯(lián)布線段上引入了寄存器，通過(guò)“無(wú)處不在的寄存器”，Stratix 10 FPGA和SoC能夠受益于成熟可靠的性能增強(qiáng)設(shè)計(jì)方法，例如寄存器重新定時(shí)、流水線和其他設(shè)計(jì)優(yōu)化方法。這些設(shè)計(jì)方法在傳統(tǒng)的FPGA體系結(jié)構(gòu)中是不可能實(shí)現(xiàn)的。
Patrick Dorsey透露說(shuō)，HyperFlex架構(gòu)是Altera一項(xiàng)非常重要的專利技術(shù)，它在之前一直處于保密狀態(tài)，而今天終于迎來(lái)了一個(gè)合適的公布時(shí)機(jī)。
Patrick Dorsey進(jìn)一步解釋說(shuō)，HyperFlex架構(gòu)的概念其實(shí)非常簡(jiǎn)單，它就是把寄存器加入到邏輯單元之中，并與FPGA實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的配合。在整個(gè)HyperFlex架構(gòu)的布線中，包含了上千萬(wàn)的寄存器。
如上圖所示，HyperFlex架構(gòu)可將右上方3.5納米的延時(shí)分為下方的三段。Patrick Dorsey通過(guò)一個(gè)形象的比喻來(lái)解釋HyperFlex架構(gòu)如何極大的提升了性能：假設(shè)有100輛車(chē)需要通過(guò)一座很長(zhǎng)的橋，而這座橋每次只能有1輛車(chē)通過(guò)。HyperFlex架構(gòu)相當(dāng)于把這座橋分成了很多短橋，每座橋仍舊每次只能通過(guò)一輛車(chē)，但100輛車(chē)通過(guò)的速度卻極大的提高了。
概括的說(shuō)，HyperFlex體系結(jié)構(gòu)幫助設(shè)計(jì)人員避免了關(guān)鍵通路和布線延時(shí)，其設(shè)計(jì)能夠迅速達(dá)到時(shí)序收斂。內(nèi)核邏輯性能提高2倍后，不需要很寬的數(shù)據(jù)通路，也不需要由于時(shí)鐘偏移導(dǎo)致的特殊設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，從而極大的提高了器件利用率，降低了功耗。HyperFlex體系結(jié)構(gòu)支持高性能設(shè)計(jì)降低邏輯面積要求，功耗從而降低了70%。
?
詳解英特爾14納米三柵極工藝——異構(gòu)3D系統(tǒng)級(jí)封裝集成
Patrick Dorsey強(qiáng)調(diào)，Stratix 10系列的第二大關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)就在于Altera與Intel之間在異構(gòu)3D系統(tǒng)級(jí)封裝集成上的緊密合作。
據(jù)悉，Stratix 10 FPGA和SoC系列的所有型號(hào)都采用了異構(gòu)3D SiP集成技術(shù)高效經(jīng)濟(jì)的集成高密度單片F(xiàn)PGA內(nèi)核架構(gòu)(高達(dá)5.5M邏輯單元)以及其他先進(jìn)的組件，從而提高了Stratix 10 FPGA和SoC的可擴(kuò)展性和靈活性。單片內(nèi)核架構(gòu)避免了使用多個(gè)FPGA管芯來(lái)提高密度的競(jìng)爭(zhēng)同構(gòu)器件的連接問(wèn)題。Altera的異構(gòu)SiP集成技術(shù)是通過(guò)使用Intel的專用嵌入式多管芯互聯(lián)橋接(EMIB)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，與基于中介層的方法相比，進(jìn)一步提高了性能，降低了復(fù)雜度和成本，增強(qiáng)了信號(hào)完整性。
?
目前，Altera已經(jīng)有一些數(shù)據(jù)中心、固網(wǎng)通信領(lǐng)域的客戶通過(guò)升級(jí)至Stratix 10開(kāi)始受益：原來(lái)需要5片Stratix V芯片的系統(tǒng)只需要1片Stratix 10來(lái)替代，并且功耗降低了63%。
關(guān)于Altera選擇采用Intel封裝技術(shù)的原因，其中非常重要的一點(diǎn)是Altera通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)首次實(shí)現(xiàn)了在一個(gè)封裝上“貼放”多個(gè)裸片，而每一個(gè)裸片都具備一個(gè)單片的完整結(jié)構(gòu)。而每一個(gè)裸片都可實(shí)現(xiàn)靈活的替換，從而為客戶實(shí)現(xiàn)定制及快速的擴(kuò)展。
值得一提的是，Intel一種嵌入式多裸片互聯(lián)橋接技術(shù)，與傳統(tǒng)的基于中介層的方式相比，它的效率和可靠性都更高。
同時(shí)Patrick Dorsey透露說(shuō)，Altera和Intel之間的這項(xiàng)合作是排他性的，這點(diǎn)與其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手十分不同。
Patrick Dorsey還強(qiáng)調(diào)，在Stratix 10的成功同樣離不開(kāi)ARM Cortex-A53處理器的功勞。
全面的安全功能
在高性能FPGA中，Stratix 10 FPGA和SoC將會(huì)具有業(yè)界最全面的安全功能。其核心是創(chuàng)新的安全設(shè)計(jì)管理器(SDM)，支持基于扇區(qū)的認(rèn)證和加密、多因素認(rèn)證和物理不可克隆功能(PUF，physically unclonable function)技術(shù)。Altera與Athena集團(tuán)以及IntrinsicID合作，為Stratix 10 FPGA和SoC提供了世界級(jí)加密加速和PUF IP。Stratix 10 FPGA和SoC的多層安全和分區(qū)IP保護(hù)特性非常優(yōu)異，這一級(jí)別的安全特性使得該器件成為軍事、云安全和物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用的理想解決方案。
此外，Stratix 10 FPGA和SoC由Altera的系列Enpirion PowerSoC電源解決方案提供供電。Enpirion PowerSoC經(jīng)過(guò)優(yōu)化滿足了嚴(yán)格的性能和功率要求，在最小的引腳布局中提高了效率。
針對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，Altera的Quartus II中的Spectra-Q新引擎經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)發(fā)揮了HyperFlex體系結(jié)構(gòu)的性能、功率和面積優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還提高了Stratix 10 FPGA和SoC設(shè)計(jì)人員的效能，產(chǎn)品能夠更迅速面市。Quartus II軟件的新功能將編譯時(shí)間縮短了8倍，提供通用、快速跟蹤設(shè)計(jì)輸入和置入式IP集成特性，支持OpenCL和其他高級(jí)設(shè)計(jì)流程，延續(xù)了Altera軟件的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。
目前，客戶現(xiàn)在可以使用快速前向編譯性能評(píng)估工具開(kāi)始其Stratix 10設(shè)計(jì)。將于2015年秋天提供Stratix 10 FPGA和SoC工程樣片。嵌入式軟件開(kāi)發(fā)人員可以采用Mentor Graphics提供的SoC虛擬平臺(tái)來(lái)加速Stratix 10 SoC嵌入式軟件的開(kāi)發(fā)。
與非網(wǎng)版權(quán)所有，請(qǐng)勿轉(zhuǎn)載
更多有關(guān)Altera的資訊，歡迎訪問(wèn) 與非網(wǎng)Altera技術(shù)專區(qū)
