硅谷半导体业，恢复往日的繁荣

 

　　与半年前来这里时相比，最明显的感觉是，硅谷半导体业虽然尚未重现几年前的鼎盛，但基本上已初步恢复了往日的繁荣。

　　每次来硅谷采访，笔者通常会留意各园区内公司停车位上汽车的数量，以此作为判断行业发展状态的晴雨表。几个月前到这里时，很多停车场都空荡荡的，但如今都停满了员工的汽车，而且高档汽车的种类和数量都比之前增加了很多。这从一个方面为上述感觉提供了佐证。本文将分类详细介绍各企业的技术发展动态。

　　FPGA双雄共识——强力渗透ASIC市场

　　目前正在28nmFPGA领域激烈厮杀的Altera和赛灵思，既有共同的目标—不断侵蚀ASIC和ASSP的领地，也有各自的战略侧重点。

　　Altera强调敏捷性

　　Altera总裁、CEO及董事会主席John P. Daane首先分析了宏观市场形势。ASIC/ASSP和嵌入式领域在2011年的整体市场规模约为1140亿美元，可进入的市场约580亿美元，Altera的目标是获得1%的份额，即5.8亿美元。另外，PLD市场约50亿美元，Altera的目标是10%的份额，即5亿美元。Daane指出，公司比5年或10年前发生了很大变化，已不再只是一家FPGA厂商，目前正与系统开发商进行更密切的合作。

　　通常，系统开发商开始ASIC或ASSP设计时，会把软件中的功能在CPU上运行，或采用硬件加速。软件的灵活性很好，开发成本较低，但传输数据、存储或恢复软件指令时，能耗较高;硬件不太灵活，开发成本高，但优点是能耗低。而可编程结构有一定的灵活性，开发成本适中，能耗较低。因此，优秀的系统架构需要敏捷的软件、硬件和可编程结构的综合实施。Daane表示：“目前，只有FPGA具备系统开发所需的这种要求。”

　　他以一家无线基站厂商在设备寿命中期扩展系统功能为例，说明了FPGA的优势。该客户想要扩展3G网络，并准备将来现场升级到LTE覆盖。升级中，基站功能会有很大变化，所处理的数据速率也会有很大提升。

　　在这个项目中，Altera通过选择合适的工艺、高速收发器、存储器架构和外部接口配置，提供了多样性的实施方案，在整个系统设备寿命周期内满足了基站厂商对整体成本、功耗和性能方面的要求，同时保护了其IP利益。

　　Daane强调：“改变实施，而非改变IP。系统开发商可以选择系统中每个功能块的正确实施，嵌入式HardCopy可为设计师在FPGA内硬化专用IP块提供更大的灵活性。对于用户的差异化产品设计，我们的解决方案包括软IP块、硬核系统IP及HardCopy技术。”

　　Altera负责军事、工业、计算机、消费及存储部门的副总裁Arun Iyengar重点介绍了最新推出的、号称“全球第一款”的1080p/30fps全高清视频内容分析FPGA解决方案。他援引合作伙伴、分析技术厂商Eutecus的数据表示，与基于DSP的解决方案相比，FPGA方案可以提供更好的灵活性，及高清视频实时分析能力。

　　视频内容分析即通过计算机对视频内容进行智能分析，以便为相关事件提供实时信息。其与运动检测不同，后者在检测到运动时就会产生报警，而不会区分人或动物等目标属性、轨迹及是否正在进入被禁区域等。与图形识别技术也不同，如脸部识别等。视频内容分析技术包括运动检测及根据用户定义的规则确定是否属于可能的威胁等多种算法。

　　目前，视频分析市场面临如下挑战：设备、校准、集成和维护等的安装成本;分析结果的准确性要达到90%以上;视频源的质量需要1080p高清影像;摄像机的处理引擎需要低成本和低功耗;实时决策要求1-2帧的低延迟目标检测与报警。

　　对此，1080p全高清视频内容分析FPGA解决方案可以提供更高的精度和更少的误报警;以每秒30帧实现全帧速率的分析，吞吐量最大可达每秒60Mpixel;实时检测和识别;在任何时间进行全面分析。另外，还能提供影像流水线、压缩和马达控制等定制功能。

　　Altera与Eutecus合作，为Cyclone IV FPGA开发出了单芯片多核视频分析引擎MVE，及MVE软件图形用户接口(GUI)。MVE1.x版的方框图如图所示。该方案可集成到高清互联网协议(IP)摄像机中，因此，可用于在各种天气条件下，检测车辆转弯情况、预告车辆可能发生的碰撞、接近停止车辆时告警，及闯红灯行为等的交通安全分析。

　　据Arun Iyengar介绍，用户采用这款1080p全高清视频内容分析FPGA设计时，无需昂贵的NRE成本;Altera将以版税的模式直接销售IP;对于成本敏感的用户，他们可以购买所需的安全器件以使能IP。

　　对于中国市场，Iyengar指出，重庆、深圳等很多城市存在着上百万台视频监控摄像机的需求。

　　赛灵思Virtex-7 2000T FPGA加速替代ASIC和ASSP

　　到赛灵思(Xilinx)总部采访时，恰逢其全球最大容量的Virtex-7 2000T FPGA出货，于是，几乎所有话题都集中到这款最新解决方案上了。

　　Virtex-7 2000T有68亿个晶体管，1954560个逻辑单元。“容量相当于市场同类最大28nm FPGA的2倍。”赛灵思副总裁Liam Madden在介绍自己的产品特性时没有忘记捎带上竞争对手Altera。

　　我们知道，Altera在2011年4月中旬发布了有39亿个晶体管、98万个逻辑单元的28nm StraTIx V FPGA。看来，目前FPGA的应用市场还是没有足够大到让双雄的精力只够各理自家事，无暇顾及他人的程度。

　　由于采用2.5D堆叠硅片互联(SSI) 技术，把4个FPGA die在无源硅中介层互连(见图5)，因此实现了最大容量。并一反以前先出同系列里低端产品的做法，这次直接先出了高端产品。Virtex-7 2000T FPGA系统开发板如图所示。

　　Madden强调，Virtex-7 2000T的性能决定了其三大市场目标：

　　一、加速替代2000万门的ASIC和ASSP。目前的芯片设计中，28nm ASIC或ASSP的NRE成本已经超过了5000万美元，很多芯片厂商难以承受如此高昂的设计成本。而且这并没有算上在设计过程中对ASIC进行修改的情况，否则，设计成本还会大幅增加近一半。Virtex-7 2000T的容量相当于2000万门级的ASIC，因此除了大批量市场，完全可以取代后者。在总投入成本差不多的前提下，Virtex-7 2000T的2年开发时间比ASIC需要的3年缩短了1/3。另外，功耗不到30W，比ASIC通常的70W功耗低1倍以上。

　　三、ASIC原型和仿真的设计需求。由于软件开发在复杂系统开发周期中常常要占用大量的时间，因此在 ASIC 完成后开始软件开发，会耽误整个系统的开发进度。Virtex-7 2000T 原型或模拟仿真平台可使设计师马上进行SoC软件开发，加快产品的上市进程。另外，IP厂商可用FPGA开发新的IP模块。