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PLD器件的40nm时代离我们到底有多远?

PLD器件的40nm时代离我们到底有多远?

点击数:7239 次   录入时间:03-04 11:49:30   整理:http://www.55dianzi.com   DSP/FPGA技术

  2008年5月20号,美国 ALTEra 公司在北京发布了业界的首款40-nm FPGA 和HardCopy® ASIC,据称Stratix® IV FPGA和HardCopy IV ASIC都提供收发器,在密度、性能和低功耗上遥遥领先。Stratix IV系列将具备680K逻辑单元 (LE),1330万逻辑门,称为容量最大的 PLD 器件,可满足众多市场对各种高端应用的需求,例如,无线和有线通信、军事、广播和ASIC原型开发等。就这样,PLD市场 40nm 的揭幕战正式打响。

  从发展的角度讲,在任何领域,有竞争才会有创新,有创新才会带来应用领域的诸多突破,如价格、使用难易程度等。此次,Altera公司祭出了40nm“法宝”,对其反响最大的并不是用户(至少在未来半年到一年时间内),而是其最大的竞争对手美国Xilinx公司。从过去看来,二者在130nm、90nm以及65nm工艺竞争已接近白刃化。那么理性的读者可能会反思,40nm工艺时代是真的已经到来还是两家公司之间商业行为的产物?

  本文尝试着对这一争议性极强的话题展开讨论,当然,作者本人并不是业界的权威人士,因此,本文的观点只是作者本人的个人见解。为了说明这个问题,需要从下列4个方面进行探讨:40nm工艺的优势、风险、PLD厂家战略分析以及用户利益。

  1.40nm的优势

  从一般意义上来讲,工艺越先进,单位密度的耗费会降低,使得FPGA的速度更快,价格更低,所以40nm产品的优势是非常大的。此外,通过著名的半导体代工厂台基电(TSMC)和台联电(UMC)的分析报告可以看出,40nm工艺相对于45nm工艺产品会减少约20%的硅片面积。所以,40nm的巨大优势是勿用质疑的,是FPGA的未来发展方向。

  2.40nm产品的风险

  由于40 nm工艺是如此的先进,因此有很多的挑预期和不可预期的挑战,比如说在引用新的第二代的“应变硅”(Second generation strained SILicon with SiGe)工艺,需要一个工艺库积累和工艺库验证的过程,在光刻方面都是浸入式光刻(Immersion lithography),这些技术都是业界第一次采用,其在在生产工艺成熟度方面需要经历考验,这些考验必须通过最后成品的缺陷密度来反应的,它是不可以在生产前就非常清楚的预测,因为这么精细的工艺,每一个工艺环节的条件都会对最后的成品率有直接的影响。因此40nm生产方面的挑战达到了一个更新的高度,其风险也是非常大的。

  对于Altera和Xilinx这样的生产外包厂家,生产工艺是取决于代工厂计划的。此外,今年3月份各代工厂的生产工艺才从45nm迁移到40nm,也就是说现在还处于研发和初步小规模试产的阶段,如果在这个时间上要去赶40nm的潮流在08年是相当的有风险。不过TSMC于今年3宣布,如果有合作伙伴在一些技术上有所突击的话,TSMC会给予大力支持,加上FPGA高级的产品通常都会跟代工厂有非常早期的合作,甚至在实验室的时候就有合作,提前三到五年开始下一代产品的研究。因此,我们有理由相信Altera发布这样的产品是基于认真考虑的,使得风险在可控范围内,但在行业产业链还没转到40nm工艺的条件下,笔者还存在一些疑虑。同样,另外一个巨头Xilinx还没有宣布何时发布40nm工艺产品,也表明了新工艺下的风险是很大的。

  3.PLD厂家战略分析

  为了争夺高端应用市场,诸如无线和有线通信、军事、金融、广播、医疗电子、高性能服务器,这两家FPGA厂商势必展开更加激烈的争夺。由于在65nMFPGA市场上遭遇“市占率2%对98%”的失败,Altera必须在下一个工艺节点取得先机,重新在高端市场赢得客户的信任。Xilinx最大的优势是65nm器件的销售已经进入全面收获期,之前投入的各项研发推广费用已经逐步收回,而他们的问题是如何巩固这一胜果,未来4到6个季度内,都将专注在65nm器件的推广。在Altera的40nm进入量产之前,尽可能扩大65nm的覆盖面积。如果,他们还能实现所谓的“后发优势”,甚至比Altera更快的投入40nm的量产,那么他们的高端地位将无可撼动。对Altera,他们的优势是有一个强势的代工伙伴,并更早的介入40nm的研发进程;然而Altera的风险在于新闻发布之后,必须比赛灵思更早的实现40nm量产,否则会被Xilinx甩的更远。基于这样的考虑,我们可能更觉得40nm的发布更多的是一个市场行为。但既然Altera高调宣布,估计40nm的工艺的产品应当为时不远。

  4.用户利益

  对于用户来讲并不在乎工艺是65nm,45nm还是40nm,他们更关注的问题是:新出的软、硬件对其产品有没有很好的配合,能否快速量产或价格是否便宜?而事实上,由于40nm工艺的FPGA风险如此之大,样片到2008年底才能出来,那么量产仍需推迟好几个月,甚至一年的时间,同样是因为风险。而用户之所以采用FPGA,就是因为产品上市时间短,因此面对40nmFPGA如此多的不确定因素,在目前来讲,不应该用其来完成产品设计。从一般的经验来看,有FPGA厂家宣布量产之日,才是用户真正可用之时。

  通过上面的分析,可以有个简单结论,40nm FPGA应该是各FPGA厂家手中的一局牌,谁能打好,必将在借助新工艺的巨大优势获得更多的市场份额,新推出量产产品的厂家才是这句牌的赢家。40nm的时代到来也以40nm产品的量产为真正标志,而目前,只能说我们距这一美好的时代还有一段距离,65nm仍然是当下高端FPGA应用的最佳选择。




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