FPGA消费类市场更注重功耗 降低功耗需工艺与优化方案双管齐下

FPGA消费类市场更注重功耗 降低功耗需工艺与优化方案双管齐下

　　我们网站1月底曾在焦点新闻版块提到过(链接：http://news.hqew.com/Info/Info.aspx?itemid=299219&folder=1)，与传统应用领域不同的是，FPGA在消费类市场的应用更注重的是低功耗，性能方面只需达标即可。这对于国内FPGA厂商而言无疑更为有利，将能为国内FPGA厂商制造更多的发展机会。在此过程中，更多需要考虑的是如何平衡产品的性能与工艺(降低功耗)。那么，对国内FPGA厂商而言，它们又将采用哪些方式降低芯片的功耗呢?

京微雅格(北京)科技有限公司战略策划与业务发展副总裁王海力

　　王海力认为，要降低FPGA芯片的功耗，国内FPGA厂商需从工艺和优化两方面着手。他称：“降低FPGA芯片功耗的渠道主要有两种，一种是从工艺方面入手——选择好的工艺。另外，我们在做芯片设计的过程中会采用一些降低功耗的措施和技巧。”据他介绍，目前FPGA芯片工艺已经从比较旧的90nm到65nm、55nm再到40nm，京微雅格主要选择高功耗、高性能GP工艺与一种低功耗、低性能的LP工艺，在消费类市场的话，一般都是选择LP工艺。但如今的28nm高工艺，其不仅仅要考虑到性能，同时也需要考虑到功耗，需要兼顾性能与功耗。

　　另一种方式是在做芯片设计过程中采用一些降低功耗的措施和技巧。据他介绍，京微雅格在时钟管理、门控逻辑以及一些电路方面选择一些低功耗的管子来降低功耗，另外在时钟域方面，当不需要使用这些逻辑单元和存储块的时候，可以通过一些门控及时钟域管理技术将它们关闭，此外，在软件方面京微雅格也做了一些与时钟域相关的算法进行优化。

深圳市同创国芯电子有限公司市场总监窦祥峰

　　窦祥峰同样认为，降低FPGA芯片的功耗需要工艺与优化方案双管齐下，他表示：“FPGA流行的是基于SRAM的工艺，另外一些厂商采用反溶丝或Flash工艺以达到特殊应用目的，为适合复杂应用与成本要求，厂商纷纷采用流行的工艺节点以适应市场的需求，谁采用更高的制程或更高效的架构是提高竞争力的有效手段。在FPGA领域，要想降低其功耗需从两方面入手，一是向着IC的工艺前沿不断，采用新技术新工艺;二是对系统做一些优化，成熟的和相对经济的技术与成本组合同样是客户的不错选择。”

广东高云半导体科技股份有限公司副总经理兼首席技术官宋宁

　　谈及工艺，宋宁则认为，工艺的选择必须与产品策略相配合。他称：“综合考虑产品性能、成本等因素，消费级FPGA产品目前采用55nm工艺是最佳选择。Altera公司最新推出的针对消费级市场的MAX 10所采用的55nm工艺就很能说明问题。”而55nm的工艺对于国内FPGA厂商而言，根本不存在丝毫压力。

　　据记者了解，在工艺方面，国内FPGA厂商落后国际FPGA巨头整整两代，如Altera等企业已经能够做到16nm FPGA芯片的量产，下一步将推出14nm甚至更好工艺节点的芯片。但国内FPGA还徘徊在55nm、40nm产品线上。王海力也向记者坦言，国内FPGA厂商想要在工艺方面追赶国际FPGA巨头比较难。但这并不意味着国内FPGA厂商就因此而失去了竞争力，尤其在消费类市场，其实很多产品中对工艺的要求并不是很高，只要芯片能满足其需求且成本及功耗控制得当就行。

　　据王海力介绍，目前京微雅格在高功耗领域选择采用台积电的工艺，在低功耗端，开始阶段选择联电40nm工艺，不过以后可能会转移到中芯国际，因为中芯国际一直在推低功耗工艺，当然还要看两者的适配程度，但主要以这三家为主。Chris Balough也向记者介绍，Altera即将上市的Stratix 10将采用Intel的14nm的三栅极工艺。

Altera嵌入式处理营销资深总监Chris Balough

　　对于国内FPGA厂商在工艺方面落后国际FPGA巨头两代，王海力向记者表示，其实国内FPGA厂商并不完全追求工艺，追求的是产品的差异化。他说：“在未来，我们也可以实现弯路超车，在诸如SOI工艺、Flash工艺节点上做一些产品。目前我们京微雅格主要是在产品方面做一些差异化的设计。”

　　至于国内FPGA为何不完全追求工艺，在他看来，主要是因为要在工艺方面做的更加出色，有两大障碍需要突破。首先FPGA厂商需要有一支强大的设计团队，这也是国内FPGA厂商当前所欠缺的;其次，如果要深入工艺方面的话，会导致企业的开销迅速增加，现在28nm的开销费用是200万到300万美金，在16nm方面更是超过500万美金，这对于国内刚刚起步的FPGA厂商而言代价挺高。更为重要的是，消费类等低端市场对FPGA产品工艺的要求也不高。

　　尽管目前国内FPGA厂商在工艺方面与国际FPGA巨头相距甚远，不过，王海力强调，其实对工艺要求高的产品出货量并不是很大，虽然其利润比较高。此外，如Xilinx等虽然在工艺方面能做到16nm的量产，但是能够拿到16nm FPGA芯片的企业并不多，尤其对于国内企业而言，要拿到这些高工艺产品至少要比国外企业晚半年时间，一方面芯片出货量可能不是不足，另一方面是这些企业的市场策略，国内企业要拿到这些高工艺FPGA芯片并不是很容易，这也意味着国内市场需要国内FPGA厂商快速成长。

　　此外，现在主流FPGA工艺线还是以28nm为主，并且28nm工艺的周期也比较长，短的话也有七八年，长则达十年，这也为国内FPGA厂商在工艺方面赢得了更多的时间。当然，如果国内FPGA厂商能在明年底做出28nm的芯片的话，那么在工艺方面与国外企业的差异就会大大缩短。

　　整体而言，得益于FPGA技术以及工艺的发展，其应用领域已经拓展到消费类市场，消费类市场的挖掘对国内FPGA厂商而言势必是一个发展机遇。此外，与传统高端应用领域相比，FPGA在消费类市场的应用更侧重于对低功耗的追求，先进的工艺无疑是降低功耗的一种方式，但这对于起步较晚的国内厂商而言还存在一定的难度，反而采用一些降低功耗的措施更为有效。当然，在消费类市场，FPGA产品对工艺的要求并不是很高，如Altera的MAX 10采用的就是55nm的工艺，这对在工艺方面不占优势的国内FPGA厂商而言将更加有利。不过，从国内FPGA厂商长期的发展来说，加强工艺的设计依然必不可少。（责编：张哲）

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