FPGA兩大業(yè)者Xilinx與Altera戰(zhàn)火已經(jīng)燃燒到了最先進(jìn)制程領(lǐng)域。Altera在宣布將采用這一工藝生產(chǎn)下一代SoC FPGA產(chǎn)品Stratix 10以來(lái)，這款最新產(chǎn)品的技術(shù)細(xì)節(jié)一直備受關(guān)注。而今懸念終于揭曉，Altera透露了Stratix 10核心架構(gòu)組成，其中CPU將采用四核64位ARM Cortex-A53。這不僅意味著SoC FPGA的勝利，背后的玄機(jī)還在于：ARM的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手英特爾有能力針對(duì)ARM架構(gòu)的處理器產(chǎn)品進(jìn)行量產(chǎn)，而且還是采用自家制程。依照過(guò)去的相關(guān)紀(jì)錄，英特爾從未有過(guò)針對(duì)ARM架構(gòu)的產(chǎn)品進(jìn)行量產(chǎn)，此一舉動(dòng)勢(shì)必牽動(dòng)全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的各大龍頭的策略布局。

英特爾是求全還是自救？

設(shè)計(jì)廠商基于ARM核的產(chǎn)品交由英特爾代工，與其服務(wù)器處理器進(jìn)行廝殺，恐是市場(chǎng)未來(lái)走勢(shì)的指標(biāo)。

在移動(dòng)智能終端領(lǐng)域，英特爾一直在排兵布陣，但被強(qiáng)勁的對(duì)手——ARM和其構(gòu)建的生態(tài)系統(tǒng)壓得有些喘不過(guò)氣來(lái)，而今卻又“左右手互博”——開(kāi)始代工ARM核產(chǎn)品，是暫時(shí)性的求全還是權(quán)衡下的自救？先前英特爾新任CEO在接受?chē)?guó)外媒體采訪時(shí)表示，英特爾并不排除代工非x86架構(gòu)的芯片，但這種說(shuō)法在當(dāng)時(shí)被視為一種空談，畢竟跨入晶圓代工領(lǐng)域已經(jīng)是相當(dāng)罕見(jiàn)的作法，代工ARM架構(gòu)處理器的策略對(duì)于英特爾來(lái)說(shuō)更是不可能發(fā)生的事。如今Altera已經(jīng)公開(kāi)宣布此一消息，只是佐證了“沒(méi)有永遠(yuǎn)的敵人，只有永遠(yuǎn)的利益”。

此次Altera發(fā)布的Stratix 10采用了ARM最新的64 Cortex-A53內(nèi)核，而ARM推出Cortex-A53/A57這一系列64位處理器的目標(biāo)市場(chǎng)就是進(jìn)入更高端的通信、數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域。一方面，在服務(wù)器等高性能計(jì)算市場(chǎng)，英特爾一向有著不可動(dòng)搖的地位，在移動(dòng)終端市場(chǎng)大獲全勝的ARM此次又劍指英特爾的優(yōu)勢(shì)市場(chǎng)，交戰(zhàn)升級(jí)不可避免。另一方面，如今英特爾已有能力針對(duì)ARM的64位架構(gòu)處理器進(jìn)行量產(chǎn)，這也意味著只要取得ARM在64位架構(gòu)的處理器授權(quán)的IC設(shè)計(jì)廠商，英特爾都有機(jī)會(huì)成為其代工伙伴，這使得英特爾與ARM的關(guān)系更加微妙。這些設(shè)計(jì)廠商是否會(huì)將產(chǎn)品交由英特爾代工，然后在制造出芯片之后，在市場(chǎng)上與英特爾的服務(wù)器處理器進(jìn)行廝殺，恐是市場(chǎng)未來(lái)走勢(shì)的重要指標(biāo)。

英特爾近年來(lái)頻向FPGA廠商投出橄欖枝，從此前的Archronix、Tabula到Altera，這一方面英特爾轉(zhuǎn)向代工業(yè)務(wù)，需要找到量大面廣的產(chǎn)品來(lái)成就其業(yè)績(jī)，而FPGA無(wú)疑是一最佳選擇;另一方面隨著SoC FPGA的發(fā)展和應(yīng)用的日益拓展，日后英特爾若將FPGA納入自己的產(chǎn)品線也將是“手到擒來(lái)”的事。Altera嵌入式處理營(yíng)銷資深總監(jiān)Chris Balough提到，目前Altera和英特爾的合作僅限于工藝生產(chǎn)，但IC業(yè)界的事是“一切皆有可能”。

SoC FPGA將誰(shuí)的軍？

SoC FPGA不斷在異構(gòu)的道路上“前進(jìn)”，對(duì)傳統(tǒng)的MCU、DSP等市場(chǎng)造成一定的沖擊，未來(lái)格局將重新劃分。

SoC FPGA概念自出現(xiàn)以來(lái)，不斷在異構(gòu)的道路上“前進(jìn)”，不僅大大拓寬了應(yīng)用，獲取自身的成長(zhǎng)空間，同時(shí)也對(duì)傳統(tǒng)的MCU、DSP等市場(chǎng)造成一定的沖擊，未來(lái)的格局也將在此消彼長(zhǎng)中重新劃分。

Chris Balough介紹說(shuō)，Stratix 10是強(qiáng)大的高端SoC FPGA，在業(yè)界首個(gè)使用了64位四核處理器，首個(gè)使用浮點(diǎn)運(yùn)算DSP模塊，首個(gè)采用超過(guò)1G赫茲的FPGA的邏輯架構(gòu)。通過(guò)這種異構(gòu)集成，不僅可將系統(tǒng)成本降下來(lái)，同時(shí)使面積更小、功耗更低。在典型應(yīng)用中，它們也各司其職，CPU通常承擔(dān)負(fù)荷均衡、流控制以及FPGA資源配置和電源管理等工作;DSP則主要完成浮點(diǎn)運(yùn)算、矩陣預(yù)算和波形處理等功能;FPGA則完成各種數(shù)據(jù)和信號(hào)處理、橋接以及加密引擎等更復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理功能。

Altera的SoC FPGA也將引發(fā)新的競(jìng)爭(zhēng)。一方面，與老對(duì)手Xilinx的競(jìng)爭(zhēng)在加劇。Xilinx已發(fā)布了基于20nm、雙核A9處理器的SoC FPGA，由于Xilinx由TSMC做代工，三柵極工藝正在研發(fā)中，因此工藝的升級(jí)、架構(gòu)的升級(jí)還需要等待。Chris Balough表示，Altera已經(jīng)就Stratix 10的IP授權(quán)和生產(chǎn)分別與ARM和英特爾達(dá)成協(xié)議，Stratix 10將于2014年第四季度交付流片。Xilinx還有一年左右的時(shí)間。

另一方面，SoC FPGA也會(huì)侵蝕一些處理器、DSP等市場(chǎng)。“在某些應(yīng)用中，如果處理器在FPGA的周邊，我們的SoC FPGA就可將之取代。如果廠商提供的處理器是比較獨(dú)立的，則不會(huì)產(chǎn)生直接的競(jìng)爭(zhēng)。而DSP產(chǎn)品也同樣如此。”Chris Balough指出。

為何采用Cortex-A53？

Stratix 10的FPGA性能實(shí)現(xiàn)2倍提升，功耗降低70%，CPU的吞吐量提高6倍以上。

基于強(qiáng)大的核心架構(gòu)，同時(shí)因?yàn)椴捎?4nm工藝，Stratix 10的整體性能可以說(shuō)很值得期待。“異構(gòu)計(jì)算是未來(lái)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。”Chris Balough提到，“通過(guò)將ARM處理器、DSP和FPGA高性能集成，較之28nm工藝的SoC FPGA產(chǎn)品，Stratix 10的FPGA性能實(shí)現(xiàn)2倍提升，功耗降低70%。”

Chris Balough也提到，Altera之所以選擇ARM Cortex-A53作為CPU內(nèi)核，一方面是Cortex-A53是功效最高的ARM處理器之一，而采用14nm三柵極工藝實(shí)現(xiàn)后，其數(shù)據(jù)吞吐量要比當(dāng)今性能最好的SoC FPGA還要高出6倍。Cortex-A53還具有很多重要的特性，例如支持虛擬化、256 TB存儲(chǔ)、支持ECC的L1和L2高速緩存等。這樣Cortex-A53內(nèi)核能夠運(yùn)行在32位模式下，無(wú)需修改，就可以運(yùn)行Cortex-A9上跑的操作系統(tǒng)和代碼，這樣Altera 28nm和20nm SoC FPGA客戶能夠平滑地進(jìn)行升級(jí)。另一方面Cortex-A53的目標(biāo)市場(chǎng)與Stratix 10重疊。借助4核Cortex-A53的架構(gòu)，Stratix 10可實(shí)現(xiàn)的典型應(yīng)用包括數(shù)據(jù)中心計(jì)算加速中的異構(gòu)計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和傳輸中的智能線路卡以及雷達(dá)中的異構(gòu)計(jì)算等等。

同時(shí)針對(duì)日益復(fù)雜的SoC FPGA系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，Altera還實(shí)現(xiàn)了軟件兼容，提供公共ARM輔助支持系統(tǒng)工具和操作系統(tǒng)支持。Chris Balough介紹說(shuō)，開(kāi)發(fā)人員可采用業(yè)界唯一的FPGA自適應(yīng)調(diào)試工具——具有ARM Development Studio5（DS-5）Altera版工具包的Altera SoC嵌入式設(shè)計(jì)套裝EDS，以及Altera面向OpenCL的軟件開(kāi)發(fā)套件（SDK），通過(guò)OpenCL高級(jí)設(shè)計(jì)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)異構(gòu)系統(tǒng)，可大大加快調(diào)試周期。