搶FPGA先機(jī)，AMD布局邊緣互聯(lián)設(shè)備，第六代Spartan UltraScale+ FPGA刷新性價比

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/黃晶晶）AMD的Spartan FPGA自1998年推出以來，歷經(jīng)五代升級在多個行業(yè)市場得到廣泛應(yīng)用。例如用于宇宙探索的火星探測儀、挽救生命的自動除顫器以及歐洲核子研究組織粒子加速器等。

是什么促使AMD不斷優(yōu)化升級成本優(yōu)化型FPGA呢？AMD自適應(yīng)和嵌入式計算事業(yè)部成本優(yōu)化型芯片營銷高級經(jīng)理Rob Bauer認(rèn)為，從產(chǎn)品和應(yīng)用趨勢角度看，主要是邊緣互聯(lián)設(shè)備需求持續(xù)激增，預(yù)計到2028年物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量將增加一倍以上，這會推動對于更高數(shù)量且更通用I/O，以及對于邊緣端安全解決方案的需求。

同時，行業(yè)面臨著設(shè)計工程人員短缺的問題。根據(jù)IBS的預(yù)測，全球設(shè)計工程師短缺的缺口約為30%，這一短缺不可能在短時間內(nèi)彌補(bǔ)。那么就需要一些解決方案能夠最大限度幫助開發(fā)人員提高效率。再就是行業(yè)客戶希望供應(yīng)商的產(chǎn)品具有長效的生命周期和穩(wěn)定可靠的供應(yīng)鏈。

基于此，近日AMD發(fā)布第六代Spartan UltraScale+ FPGA 系列，這是廣泛的 AMD 成本優(yōu)化型 FPGA 和自適應(yīng) SoC 產(chǎn)品組合的最新成員。Spartan UltraScale+ 器件能為邊緣端各種 I/O 密集型應(yīng)用提供成本效益與高能效性能。它基于16nm工藝制程，同時還涵蓋 AMD 成本優(yōu)化型產(chǎn)品組合中最為強(qiáng)大的安全功能集。



高效性能

Spartan UltraScale+ FPGA 針對邊緣端進(jìn)行了優(yōu)化，可提供高數(shù)量 I/O 和靈活的接口，令 FPGA 能夠與多個器件或系統(tǒng)無縫集成并高效連接，以應(yīng)對傳感器和連接設(shè)備的爆炸式增長。

在基于 28 納米及以下制程技術(shù)構(gòu)建的 FPGA 領(lǐng)域，該系列提供了業(yè)界極高的 I/O 邏輯單元比，具備多達(dá) 572 個 I/O 和高達(dá) 3.3 伏的電壓支持，可為邊緣傳感和控制應(yīng)用實現(xiàn)任意連接。經(jīng)驗證的 16 納米架構(gòu)和對各種封裝的支持（從小至 10x10 毫米）以超緊湊的占板空間提供了高 I/O 密度。廣泛的 AMD FPGA 產(chǎn)品組合則提供了可擴(kuò)展性，從成本優(yōu)化型 FPGA 直到中端及高端產(chǎn)品。



第六代Spartan UltraScale+ FPGA 采用16納米FinFET制程工藝，同時搭載硬化 LPDDR5 內(nèi)存控制器和支持8 個 PCIe Gen4 接口。基于此，相較于28納米Artix 7系列，Spartan UltraScale+ 系列預(yù)計可降低高達(dá)30%的功耗。如果以PCIe或DDR上每比特傳輸?shù)目偣膩碜鳛槟苄У暮饬?，較上一代28納米技術(shù)，接口功耗降低60%。

AMD自適應(yīng)和嵌入式計算事業(yè)部FPGA成本優(yōu)化型產(chǎn)品組合產(chǎn)品線經(jīng)理Romisaa Samhoud解析，整個產(chǎn)品系列器件密度范圍非常廣，從11,000個邏輯單元到218,000個邏輯單元，對應(yīng)從SU10P到SU200P的產(chǎn)品。



在低密度FPGA上，具有非常高的I/O和邏輯單元比，適用于I/O擴(kuò)展和板卡管理等應(yīng)用。例如數(shù)據(jù)中心的一臺服務(wù)器擁有非常多的元器件，包括CPU、GPU、電源管理和散熱等，F(xiàn)PGA能夠?qū)Π迳细鱾€元器件統(tǒng)籌管理，確保功耗、散熱和周邊設(shè)備能夠按照預(yù)想的設(shè)計來運行。

在高密度FPGA端，Spartan UltraScale+ FPGA系列產(chǎn)品能夠支持I/O選擇的多樣化和靈活性，適用于邊緣設(shè)備、傳感和控制的應(yīng)用。例如工業(yè)機(jī)器人有非常多的傳感器、攝像頭、機(jī)動馬達(dá)和工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，需要統(tǒng)籌運行。

同時，Spartan UltraScale+ FPGA通過縮小尺寸、硬化內(nèi)存控制器等方式降低成本。



提供豐富的安全功能

Spartan UltraScale+ FPGA系列提供了AMD 成本優(yōu)化型FPGA產(chǎn)品組合中最多的安全功能。



保護(hù)IP，支持后量子密碼技術(shù)并具備獲 NIST 批準(zhǔn)的算法，能提供先進(jìn)的 IP 保護(hù)，抵御不斷演進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)攻擊和威脅。物理不可克隆功能會為每個器件提供唯一指紋，以提升安全性。

防止篡改，PPK/SPK 密鑰支持有助于管理過期或受損安全密鑰，而差異化功率分析則有助于防止側(cè)信道攻擊。器件包含永久性篡改懲罰，以進(jìn)一步防止誤用。

最大限度延長正常運行時間，增強(qiáng)的單事件干擾性能有助于客戶進(jìn)行快速、安全配置，并提升可靠性。

軟件支持與穩(wěn)定供應(yīng)

AMD FPGA 和自適應(yīng) SoC 全產(chǎn)品組合由 AMD Vivado設(shè)計套件和 Vitis統(tǒng)一軟件平臺提供支持，使硬件與軟件設(shè)計人員能夠通過一款設(shè)計人員環(huán)境進(jìn)行從設(shè)計到驗證，充分利用這些工具及所包含 IP 的生產(chǎn)力優(yōu)勢。

Romisaa Samhoud分析，自2012年AMD就推出了Vivado設(shè)計套件，我們用同一套工具覆蓋整個產(chǎn)品組合，無論是小型Spartan UltraScale+ FPGA，還是大型Versal Premium FPGA。同一套工具也可以覆蓋整個設(shè)計的全生命周期，也就是從一開始的仿真到后期的合成，然后到固件，都可以采用同一套工具來設(shè)計。這不同于客戶需要學(xué)習(xí)所有第三方不同工具的方式，一套工具解決端到端的設(shè)計對工程師而言更易學(xué)易用。

AMD在FPGA市場上有近40年深耕的歷史，出貨量達(dá)到了數(shù)十億件，新一代的產(chǎn)品設(shè)計同樣支持超過15年的產(chǎn)品生命周期，支持工業(yè)、醫(yī)療等多個行業(yè)的穩(wěn)定應(yīng)用。

AMD Spartan UltraScale+ FPGA 系列樣片和評估套件預(yù)計于 2025 年上半年問世。文檔現(xiàn)已推出，并于 2024 年第四季度自 AMD Vivado 設(shè)計套件開始提供工具支持。


寫在最后


繼Virtex、Kintex、Artix、Zynq等產(chǎn)品采用16納米工藝制程之后，AMD也將最新Spartan UltraScale+ FPGA系列帶入16納米。實際上，這個FPGA系列從45nm、28nm、20nm來到16nm，體現(xiàn)出AMD投資前端工藝的引領(lǐng)性，未來也將投資于更先進(jìn)的7nm制程，不斷為邊緣設(shè)備提供成本優(yōu)化型解決方案。