ПЛИС с архитектурой UltraScale от Xilinx с 50 млн. эквивалентных вентилей

Xilinx выпустила серию программируемых логических интегральных схем UltraScale, выполненных по 20-нм техпроцессу. Для новых ПЛИС разработчик также реализовал документацию и поддержку программных средств Vivado Design Suite. Лишь семейства Zynq, Kintex и Virtex были реализованы на 20-нм техпроцессе и архитектуре UltraScale. Семейство Artix останется в рамках 28-нм техпроцесса.

Если судить по числу логических элементов (числа на иллюстрации нужно умножать на 1000), числу блоков ОЗУ, пропускной способности трансиверов, ПЛИС Virtex UltraScale могут похвастаться приростом производительности по сравнению с предыдущими решениями Virtex 7, а также по сравнению с родственным семейством Kintex UltraScale. Может показаться удивительным, что на самом деле ПЛИС Virtex UltraScale содержат меньшее количество аппаратных DSP-секций по сравнению с предыдущим поколением Virtex 7 и свежими устройствами Kintex UltraScale.

Инженеры Xilinx объясняют всё тем, что они действуют согласно ожиданиям заказчиков и исходя из конкретных областей применения. Для систем, где требуется мощь обработки сигналов, идеальным решением будет семейство Kintex UltraScale с пиковой производительностью DSP – 8180 GMAC. Семейство Virtex UltraScale также обладает впечатляющей пиковой производительностью DSP, равной 4268 GMAC, однако в данных решениях больший упор был сделан на логических компонентах, ёмкости памяти и пропускной способности трансивера.

ПЛИС Virtex XCVU440 All Programmable 3D имеет 4.4 млн. логических элементов, 89 МБ ОЗУ, 2.6 Тбит/с пропускной способности. Кроме этого, данное решение имеет 1456 портов ввода/вывода и 3 IP-блока MAC-контроллеров 100GE.

По сравнению с предыдущими 28-нм решениями (Virtex-7 2000T) новые ПЛИС Virtex XCVU440 предлагают вдвое большую логическую ёмкость. Данная ПЛИС имеет минимум в 4 раза большую логическую ёмкость по сравнению с любым другим известным решением на электронном рынке. Инженеры Virtex отмечают, что ПЛИС Virtex XCVU440 All Programmable 3D предлагает 50 млн. эквивалентных логических вентилей. ПЛИС Virtex-7 2000T имела 20 млн. вентилей. Если ПЛИС XCVU440 имеет вдвое больше логических элементов, чем Virtex-7 2000T, каким образом получается, что число эквивалентных вентилей в 2.5 раза больше? Ответ кроется в сочетании 3 моментов: архитектуры UltraScale класса специализированных ИС, программных средств для проектирования Vivado и методологии дизайна UltraFast.

Архитектура UltraScale (класса специализированных ИС) имеет технологию нового поколения, обеспечивающую значительным приростом в ресурсах маршрутизации. Также она имеет тактирование, которое масштабируется с устройством при балансировке фазы. За счёт этого обеспечивается гибкость в отношении размещения тактового генератора. Особенный интерес представляет способ, которым архитектура маршрутизации UltraScale взаимно оптимизирована с ПО Vivado, что в результате приводит к значительному повышению плотности размещения логических ячеек. В свою очередь, это способствует сокращению длины токопроводящих дорожек, использованию большего числа логических элементов при более высокой производительности, а также снижению итогового энергопотребления. Это имеет особый смысл, если учитывать количество эквивалентных вентилей в ПЛИС XCVU440.

Методология проектирования UltraFast основана на одной унифицированной модели данных. Согласно ей, большая часть повторного проектирования переносится на ранние этапы в проектировочном цикле, увеличивается качество результатов (QoR) и значительно ускоряется весь процесс проектирования (Согласно Xilinx, методология проектирования UltraFast обеспечивает «предсказуемый успех в течение недель, а не месяцев»).

Отгрузки ПЛИС Virtex UltraScale запланированы на 1 полугодие 2014 года.