首页 > 资料大全 > 技术资料 >

FPGA叠加技术重新定义:+2.5D向左+3D向右

FPGA叠加技术重新定义:+2.5D向左+3D向右
来源:电子工程世界 时间:2011-11-07

“梦想的产品已经开始发货了。”赛灵思全球高级副总裁,亚太区执行总裁汤立人先生在发布会上激动地宣布,“我们在6年前开始规划这样一款产品,3年前我们开始做研发,一年前我们开始跟大家分享SSI技术的概念。今天,我们终于推出了全球个2.5D的IC了。”

这款产品就是Virtex®-7 2000T —— 全球个采用赛灵思独特2.5D IC堆叠硅片互联(SSI)技术的FPGA产品。据汤先生介绍,该产品是目前世界容量的可编程逻辑器件,拥有 68 亿个晶体管,200 万个逻辑单元,相当于 2,000 万个 ASIC 门。

汤先生特别强调:“这对整个行业来说是非常重大的消息,没有其他公司可以做到这件事情。”

2.5D的突破

“More than More.(超越摩尔定律)” 2.5D堆叠硅片互联技术终于让赛灵思霸气地说出了这句话。

根据摩尔定律,28nm的FPGA只可达到大概100万逻辑单元,但是由于堆叠互联技术,赛灵思的Virtex-7 2000T可以达到200万逻辑单元。据了解,至今为止还没有其他的FPGA、甚至其他的半导体可以做到那么大的容量。而且,在Virtex-7 2000T FPGA里面总共有68亿个晶体管。目前,半导体行业的CPU也仅能达到30亿左右。另外,在带宽方面,2000T里一共有2160个DSP,每个DSP可以跑到700多兆,而其竞争对手的产品,需要4个FPGA来实现。功耗方面,Virtex-7 2000T不高于20瓦。

“只有我们才知道怎样将两个FPGA叠加在一起。”汤先生自豪地说。

赛灵思亚太区销售及市场总监张宇清先生随后解释道,这个堆叠的实现跟原来的架构有非常重要的联系。因为Virtex-7 2000T是沿用Virtex FPGA的ASMBL架构,是Column Base,每个FPGA切片是按照一列列并排排列在一起的,这样四个FPGA之间连接起来的走线才可以非常短,从而才能便于应用2.5D。如果不是这种架构,连线将是一个大问题,很难做到。

“2.5D技术是一个非常大的转折点。因为其可以加速替代ASIC和ASSP。”据汤先生分析,ASIC将越来越贵。要想做28nm的ASIC,需要投入美金,比40nm ASIC投资增加了40%。

另外,赛灵思认为,2.5D技术推动FPGA的增长还体现在,其还可以实现大规模系统集成,使得FPGA在功耗,性能,成本方面具有非常优异的性价比。并且,该技术可以加快原型的模拟仿真,可以缩短开发时间、提高精度。

“为什么是2.5D?”

“为什么3D变成了2.5D ?”终于有人忍不住问了这个问题。

因为,在一年前赛灵思的发布会上,汤先生为大家介绍的分明是3D技术。而面对“2.5D”这个陌生的字眼,大家未免都有些迷惑。

“这是信用的问题。在技术方面我们从来没有改变过,只是行业定义不同而已。”汤立人先生一脸诚恳地解释道,“以前我们提到了SSI技术,但这个不完全是行业所定义的3D。现在,整个行业已经有清晰的定位,将这种技术称之为2.5D。”

汤先生也坦言:“现在3D面临非常多的挑战。,3D是垂直的堆叠,把两个主动IC用微凸快(micropum)连在一起,但微凸快这种新兴技术有非常多的挑战。举例来说,两个芯片本身的膨胀系数有可能不一样,一个膨胀快,一个膨胀慢,中间连接的micropump应力就比较大。第二,硅通孔(TSV)有应力在,会影响周围晶体管的性能。第三,热管理,如果两个都是主动的IC,散热就成为很大的问题。所以,整个3D行业需要解决上面三个主要问题。”

据赛灵思方面预测,3D FPGA距真正量产还需两三年的时间。

记者也了解到,3D确实是非常尖端的技术。它是把不同的IC堆叠在一起。每个IC都是主动的,有功耗,需要电源的。而2.5D的定义就是把这两个主动IC放到被动的介质上。下面有连接,把两个主动IC连接起来。因为是被动的,中间没有晶体管,不存在TSV应力以及散热问题。所以按汤先生的说法:“2.5D技术可以代替3D的技术。”

2.5D扮演什么角色?

这也不免让大家心中产生了另一个疑问:2.5D是不是3D中间的过渡技术?毕竟,当人们已经看到了下一代的技术的时候,就一定会觉得未来的会比较好。

“我们认为不是。实际上,2.5D与3D是两种不一样的架构。2.5D有自己的应用,它不一定被3D所代替。这跟手机是不一样的,不是说3D就一定比2.5D好。”同时,汤先生也给记者们展示了一副图片,图上画了一个分岔路口。一条路是2.5D的路,另外一条是通向3D的。他借此特别强调:“2.5D有自己的路要走,而且会一直走下去的。同时,赛灵思同样看好不带中介层的完全3D IC堆叠技术,我们也在与合作伙伴研发3D。”

“从实际情况来看,基于2.5D技术的Virtex-7 2000T FPGA产品为客户带来的好处非常多,比我们想象的还要多。”汤先生开心地说。不过,汤先生也透露,由于该产品的销售情况比预期的好很多,他们也面临着供货的压力。

谈到2.5D技术未来的发展,汤先生也透露,现在2.5D上面所有的晶片都还是同构的,将来会可以做到异构,可能会考虑将逻辑与已经可实现3D技术的Memory做到一起。

无论如何,这个基于堆叠硅片互联技术的FPGA,把集成度提升到了一个全新的水平,也把FPGA的发展推到了一个非常大的技术转折点上。在这个超级竞争的行业中,谁在技术转折点上获得先机,谁就拿到了主动权。而在这个点上,机遇和威胁也都在成倍地增加。赛灵思如何把握住先机,以及其竞争对手将如何反攻,让我们拭目以待吧。