英特爾發布Stratix 10 GX 10M FPGA:速率為17.4 Gbps 功耗卻降低40%

來源:互聯網    2019/11/20 10:12:05
責任編輯:王強
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  現場可編程門陣列(FPGA)的一大優勢,就是能夠制造功能強大的芯片。可重復單元設計的性質,能夠吸收工藝技術方面的問題。而當達到硅片的極限時,繼續增大尺寸的唯一方法,就是將其連接到一起。今日,英特爾宣布了自家的最新款“大型”FPGA 。其最吸引人的地方,莫過于采用了具有里程碑意義的連接技術。

  封裝技術是推動硬件行業發展的重要因素之一(題圖 via AnandTech)

  此前,外媒已經詳細介紹過臺積電(TSMC)在 GPU 中使用過的 2.5D 晶圓片上封裝(COWOS)工藝、英特爾的嵌入式多芯片互聯橋(EMIB)工藝、以及 FOVEROS 之類的堆疊技術。

  隨著行業向更小尺寸的芯片遷移,制造商們需要找到更加出色的實踐方案。以英特爾 EMIB 技術為例,通過將多種基于不同制程節點的芯片連接到一起,其能夠實現高功率芯片(如 GPU)和低功率芯片(如 HBM)的銜接。

  不過 EMIB 也不是沒有缺點,比如其熱穩定性不足以承受兩個高功率芯片之間的連接,只能搭配一個高功率芯片 + 一個低功率芯片。

  此外,在基板中將兩個管芯連接在一起時(尤其是通孔或 BGA 設計的高功率管芯),還必須考慮到機械應力(尤其在使用不同的金屬時)。

  熱脹冷縮很容易導致重要節點的故障,這對注重長期使用的嵌入式設計來說很是致命。在處理有機基板時,分離的厚度,也嚴重增加了連接大功率芯片時的可行性。

  好消息是,在最新的 Stratix 10 GX 10M FPGA 上,英特爾似乎已經消除了這種隱憂 —— 這款大型 FPGA 專為 ASIC 原型設計和仿真市場而打造。

  通過將兩個大型 5.1M FPGA 邏輯元件和三個 EMIB 連接相結合,可產出平均熱設計功耗(TDP)從 150W 至 400W 芯片,同時具有先進的冷卻特性。

  盡管 ASIC 原型設計和仿真市場相對較小(英特爾表示年均 3~5 億美元),但客戶一直希望越來越大的 FPGA,以便通過最少的安裝來獲得最準確的結果。

  不過英特爾表示,Stratix 10 GX 10M 的新設計,可輕松替代舊款四路 GX 2800 FPGA 。在相同工作負載的情況下,其連接性能提升了一倍、但功耗卻降低了 40% 。

  FPGA 的設計,圍繞著這兩個 5.1M 邏輯元件管芯展開,并通過三條 EMIB 連接到一起。其運行在 1 GHz 以上的 AIB 協議,并構成整個芯片上 25920 連接引腳的一部分。

  該 FPGA 邏輯元件的數量達到了 1020 萬,超過了 8 月份發布的 Xilinx VU19P 。后者具有 900 萬邏輯元件,包括 8172k 觸發器、以及 408.6k LUT 。

  Stratix 10 GX 10M 還包含 6912 個 DSP 元件和 48 個收發器輸出,速率為 17.4 Gbps 。英特爾指出,這些功能主要是為支持 PCIe 3.0 / 4.0 而設計。且 FPGA 支持 H-tiles,滿足客戶對定制設計的連接需求。

  據悉,本次新硬件發布,恰逢英特爾在中國舉辦的 FPGA 技術活動。作為該產品的主要市場之一,英特爾表示,其已同主要合作伙伴持續開展了近一年的工作,后續將致力于向更廣泛的市場推廣。

  至于對 14nm 產能短缺的擔憂,該公司表示,新品產的體量并不大,因此不會有任何方面的問題。該公司(至少是 FPGA 業務部門)已證明使用 EMIB 連接技術,確實有助于提高芯片的良率。

  AnandTech 指出,英特爾使用多 EMIB 連接兩個高功率芯片(75W / 150W)的事實,是將該技術推向廣泛市場的關鍵一步。

  以此作為概念驗證,可為多管芯 EMIB 和 Foveros CPU 設計在未來分立式 GPU 產品中的發展而鋪平道路。

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