9月20日，Altera公司資深副總裁兼首席技術(shù)官博思卓(Misha Burich)博士繼今年5月后又一次來到中國，公開了Altera在下一代20 nm產(chǎn)品中規(guī)劃的幾項關(guān)鍵創(chuàng)新技術(shù)：40 Gb/s芯片至芯片及28 Gb/s背板收發(fā)器；具有混合系統(tǒng)架構(gòu)接口的3D異構(gòu)IC；下一代精度可調(diào)DSP模塊。Altera將在不突破客戶功耗瓶頸的情況下盡可能提高產(chǎn)品性能。

Altera公司資深副總裁兼首席技術(shù)官博思卓(Misha Burich)博士
形象地講解Altera的3D技術(shù)

收發(fā)器創(chuàng)新
    在收發(fā)器領(lǐng)域，Altera一直占據(jù)優(yōu)勢。
    在28 nm FPGA中，Altera收發(fā)器技術(shù)主要遵循CEI-10G標(biāo)準(zhǔn)， FPGA提供的背板速度和芯片到芯片互聯(lián)的速度是28 Gb/s，存儲器支持DDR3。在20 nm FPGA中，Altera將遵循CEI-25G背板規(guī)范，采用自適應(yīng)、預(yù)加重等專門的電路做補償，將背板收發(fā)器能力擴展到28 Gb/s；芯片到芯片、芯片到光模塊將遵循CEI-40G、CEI-56G規(guī)范，互聯(lián)能力會提高到40 Gb/s；提供DDR4，以及HMC混合立體存儲器接口的規(guī)范。
下一代精度可調(diào)DSP
    Altera的可變精度DSP模塊支持IEEE754浮點運算的標(biāo)準(zhǔn)。相對于目前的28 nm器件，DSP性能提高到5倍，達到5 TFlops的浮點運算能力，相當(dāng)于1 GHz的能力。浮點處理能力主要應(yīng)用在無線系統(tǒng)、雷達、廣播等領(lǐng)域。
3D異構(gòu)IC
    這是筆者最關(guān)心的一個創(chuàng)新點。因為Altera的競爭對手Xilinx在28 nm高端FPGA中已經(jīng)采用了2.5D技術(shù)，Xilinx把4個FPGA Slice并排在一起，提高FPGA的密度。
    Altera在20 nm產(chǎn)品中將FPGA、光模塊、HardCopy ASIC、第三方ASIC、存儲器和光模塊的不同硅片放在同一硅襯底上，實現(xiàn)多種功能的組合。集成度提高了10倍，降低了系統(tǒng)功耗，減小了電路板面積，降低了系統(tǒng)成本，客戶可根據(jù)需要定制。
    很明顯，兩家都是采用業(yè)內(nèi)所稱的2.5D技術(shù)，但策略完全不同。

    其實，硅片融合技術(shù)，Altera已經(jīng)延用了很多年。在130 nm工藝時，Altera嵌入了內(nèi)存以及DSP模塊；在2004年，90 nm FPGA嵌入了硬的收發(fā)器，速度是3 Gb/s；在2006年，65 nm FPGA嵌入了硬的內(nèi)存控制器和硬的電源控制模塊；在2008年，40 nm FPGA嵌入與協(xié)議相關(guān)的硬IP，如硬的PCIe；在28 nm FPGA嵌入了硬的處理器，同時有可變精度的DSP模塊。
    Misha博士透露，在28 nm高端FPGA中， FPGA內(nèi)核只占硅片面積的40%，60%的硅片面積主要用于DSP模塊、存儲器、收發(fā)器等硬的功能模塊。在20 nm FPGA中，Altera將延續(xù)這種的技術(shù)，實現(xiàn)混合系統(tǒng)架構(gòu)的IC。
    對于Xilinx采用的2.5D技術(shù)，Misha博士也做了評價。將4個小的FPGA Slice放到同一個硅襯底上，得到更大密度的FPGA，目的是為了提高產(chǎn)品的良率。這種方式在可生產(chǎn)性方面、成本方面是一個很大的挑戰(zhàn)。一塊FPGA賣上萬美金，這不是量產(chǎn)的價格。
    對于如何提高產(chǎn)品的良率，Altera早在8年前就使用了冗余設(shè)計技術(shù)，冗余單元大概占硅片的5%，可以極大地提高芯片的良率。這對大密度的芯片特別有效。
    Misha博士對Altera提供的HardCopy ASIC技術(shù)十分自豪，他認(rèn)為HardCopy ASIC可以讓客戶降低成本?？蛻艨梢韵纫訤PGA發(fā)貨，測試市場；最終把FPGA設(shè)計固化，用HardCopy ASIC發(fā)貨，這樣可以做到成本最低。Misha博士認(rèn)為這是做3D堆疊的最大好處。
    Misha博士最后對合作多年的TSMC表示感謝，認(rèn)為TSMC的20 nm工藝創(chuàng)新是Altera創(chuàng)新的基礎(chǔ)。在Altera下一代產(chǎn)品中，收發(fā)器創(chuàng)新可以提高兩倍的帶寬；新一代的浮點可變精度的DSP模塊可以提供5倍的數(shù)字信號處理能力；3D封裝技術(shù)可以提供10倍的系統(tǒng)集成能力，并且使整體功耗降低60%。