可重配置FPGA使创新器件更易实现

　　由于系统日趋复杂，在成本、开发板容量及功耗均面临严苛限制的今天，设计人员往往需要以更少的资源实现更高的目标，而FPGA的可配置能力加上其固有的可编程性，使其成为设计人员的一项重要选择。Xilinx资深副总裁兼首席技术官Ivo Bolsens表示，异构多核是处理各种类型数据的最有效解决方案，非对称的多核定义功能不同的CPU，而可重构的特性决定了FPGA是目前市场中唯一可将高性能与后延迟混合的半导体器件。

　　Ivo Bolsens认为，市场的增长主要是来自用户对新技术、新器件的需求，而FPGA则是满足这些创新需求可行的技术手段，因为未来可重配置的构制能力是必需的，如某一时段要处理数据，另一时段又要处理娱乐应用，这只有FPGA能做到，ASIC则无法胜任。新型FPGA系列产品使开发人员能在多种系统（包括功耗不到2W的便携式超声波设备、供电电压为12V的车载信息娱乐系统，以及低成本LTE基带和毫微微蜂窝基站等）中实施可编程解决方案，而此前这只有ASSP和ASIC才能做到。

　　Ivo Bolsens表示，Xilinx高度重视总功耗的最小化，通过采用专为实现低静态功耗而优化的独特 HKMG（高介电层/金属闸）工艺，实现相对于其它28nm工艺将静态功耗降低一半。而Xilinx创新型架构增强技术则降低逻辑和 I/O的静态功耗。另外，Xilinx集成于其ISE 12 设计套件中的智能时钟门技术，使得最新FPGA系列相对于Virtex-6和Spartan-6将总功耗降低了一半，也比其它28nm FPGA的功耗降低30%。大幅降低功耗不仅使 FPGA 能够满足最新应用要求，而且还让Xilinx能推出可用性更强的28nm系列产品——Kintex 7、Virtex 7、ArTIx 7系列。Ivo Bolsens介绍，Xilinx的7系列帮助设计人员可在 DSP 高性能对称模式下充分发挥高达4.7 TMACS 的性能（非对称模式下为2.37TMACS），而且能使用 200 万个时钟速度高达600MHz的逻辑单元，实现高达 2.4Tbps 的高速连接功能，同时还能保证不超出用户在功耗方面的预算。

Xilinx混合型多核平台架构框图

　　部分可重配置技术具备可即时调整的高度灵活性，可以大幅扩充单一FPGA的容量。在器件运行中，设计人员可对FPGA某些区域进行重新编程，藉此加入新的功能，而器件其余部分正在运行的应用则完全不会受到任何影响。例如，当用户开发无线光传输网络方案时，能少用30%?45%的资源就可实现多端口多路复用器/转发器的功能。部分可重配置技术还可以帮助设计人员有效地管理功耗，当系统无需在最高性能运行时，可以使用低能耗的方式来替代高能耗功能运行。Ivo Bolsens表示，针对降低BRAM功耗要求，Xilinx通过一系列独特的算法，使ISE设计套件可以自动中断不必要的逻辑运行，而这正是引起耗电的关键因素。通过在综合过后而非在RTL层实现功耗优化，ISE可降低多达30%的整体动态功耗。

　　通过采用更直观的设计流程以及界面，包括一个经进一步改进的时序约束和时序分析流程，自动插入代理逻辑以桥接静态和可重配置部分，并具备完整的设计时序收敛和仿真功能，使Xilinx的部分可重配置技术更加易于使用。Ivo Bolsens认为，通过模块化的组件和自动化的设计工具，Xilinx甚至可让一位根本不懂FPGA的设计人员完成高性能的FPGA设计。

　　所有7系列FPGA均采用统一架构，使客户既能降低成本和功耗，也能提高性能和容量，从而降低低成本和高性能系列产品的开发投资。对于希望利用Xilinx最新7系列FPGA进一步实现节能或提高系统性能和容量的客户，Ivo Bolsens建议，可以先用Virtex-6和Spartan-6 FPGA进行设计，然后在时机成熟时将设计方案进行移植。Ivo Bolsens解释，统一架构的7系列，会随着Xilinx的AMBA AXI互连标准的采用而得到简化，并支持即插即用型IP的使用，从而有助于客户提高设计效率，降低开发成本。

　　Xilinx通过与ARM合作开展AMBA规范工作，使这些产品支持IP重用、可移植性和可预见性。一个统一的架构，一个新的不以处理器为中心的器件，加上一个采用新一代工具的分层设计流程，不仅可大幅提高设计效率、灵活性和片上系统性能，同时还将简化前代架构的移植工作。Ivo Bolsens表示，实现统一架构上的多系统运行，就是市场需求的发展方向，而FPGA技术则是满足这种需求变化的可行性选择。