赛灵思公司(Xilinx)继续保持在可编程逻辑解决方案领域的技术领先优势，继其率先推出90纳米Virtex-4平台FPGA之后，昨天该公司又隆重在中国北京宣布推出65纳米Virtex-5平台FPGA。目前该公司可向客户提供小批量工程样片，代工厂目前主要是日本东芝和台联电(UMC)。虽然赛灵思目前还不愿透露这两家代工厂的65纳米工艺良率，但赛灵思公司可编程数字系统市场营销总监Per Holmberg向本刊独家披露，Virtex-5平台FPGA可望在今年底前进入量产阶段，届时Xilinx将可以Virtex-4的价格向客户提供Virtex-5产品。
Per Holmberg表示：“Virtex-5平台FPGA最初的目标市场将是电信基础设施、航空航天设备、网络安全、多路数字音视频广播设备、多路数字视频监控和工业控制应用。”目前Virtex-5平台FPGA已初步建立起一个开发生态系统，如Sensory Networks公司已开发出基于Virtex-5平台FPGA的互联网内容安全加速卡，Mentor Graphic、Magma Design Automation和Synplicity已推出支持Virtex-5平台FPGA的第三方快速综合工具，赛灵思自己也可向客户提供Virtex-5评估板，其最新版本ISE和PlanAhead软件开发环境也已经支持Virtex-5的开发，所有这一切都为赛灵思争夺224亿美元的ASIC、ASSP和PLD市场平添了不少信心和力量。
赛灵思目前首先宣布发运的是面向高性能逻辑应用市场的三款Virtex-5 LX系列平台FPGA，即Virtex-5 LX50、LX85和LX110器件，其余三款器件将在随后六个月内陆续推出。赛灵思Virtex-5 LX平台共包括六种器件，具有最多达33万个逻辑单元、1200个用户I/O、10Mb的36Kb块RAM、3.2Mb分布式RAM、以及丰富的硬IP块。
除了LX系列以外，Virtex-5 FPGA产品还将推出面向高性能数字信号处理(DSP)、嵌入式处理和串行连接性应用市场的三种平台系列。计划2006年下半年推出具有丰富串行连接性且面向高性能逻辑应用的Virtex-5 LXT系列、具有丰富串行连接性且面向高性能DSP应用的Virtex-5 SXT系列，以及2007年上半年推出具有丰富串行连接性且面向嵌入式处理应用的Virtex-5 FXT系列。
通过ASMBL(高级硅模组块)架构方法，赛灵思提供了更大的器件选择自由，使客户能够选择最适合其特定设计的特性和容量组合。就像Virtex-4系列一样，在每种平台中客户可以在各种Virtex-5器件选项中进行选择，以获得与最终产品要求匹配的最佳特性组合。
Per Holmberg
基于革命性的65nm ExpressFabric技术的Virtex-5 LX器件可以使设计的组合更为高效，从而提高性能和利用率，同时降低功耗。Virtex-5 LX FPGA比上一代90nm FPGA提供高出30%的性能，少占用45%的硅片面积，以及提供比上一代90nm FPGA低35%的业界最低动态功耗。Virtex-5 LX系列还通过性能优化的IP块拥有了550MHz时钟技术。高性能SelectIO特性提供了到667Mbps DDR2 SDRAM和1200Mbps QDR II SRAM等外部存储器的最快连接。
Virtex-5 LX平台专门用于满足设计者的以下需求：1）更高性能的逻辑，以提高设计余量和加快时序收敛；2）更低功耗，以满足功耗预算，降低系统成本和防止热失控；3）简化的可靠高带宽接口设计；4）更高的集成度，以提高性能和降低系统成本；5）更短的设计周期，以提高生产率和缩短上市时间。
早期用户对Virtex-5的反馈
赛灵思自今年2月就开始向选定的早期试用客户群发运Virtex-5 LX平台软件与工程样片，使Mercury Computer Systems等公司能够立即开始把 Virtex-5 FPGA设计到其下一代产品中。Mercury Computer Systems是一家高性能嵌入式、实时数字信号与图像处理解决方案领先提供商。
“通过实际硬件和早期试用软件工具，我们发现Virtex-5 FPGA可以更有效和容易地达到较高的性能，”Mercury Computer Systems公司首席技术官Craig Lund说，“这些器件将激励用户把更多的应用转向FPGA。这些重大改进来自于ExpressFabric技术和其它增加到65nm器件中的创新。Mercury将积极把这些新技术快速交到客户手中。”
近十年以来，赛灵思客户VMETRO公司一直使用Virtex器件在其整个实时图像检测和数据记录产品系列中，目前已在使用Virtex-5 LX平台设计其下一代产品。
“赛灵思早期试用计划使VMETRO快速实现了我们的初始 Virtex-5 板级设计。这种快速周转举措对我们传统的实时、嵌入式客户十分有利，因为消耗更少功耗的更高性能的子系统始终是一大迫切的需求，”VMETRO首席技术官Thomas Nygaard说，“Virtex-5 LX器件同时满足了这两个关键需求。Virtex-5 ExpressFabric技术提供了高达30%的性能提升，而省电的IP块特性则使我们的客户能够在不牺牲性能的情况下，以相同或更小的占板面积设计出更强大的子系统。”
65nm晶圆
Virtex-5系列FPGA性能特点
Virtex-5系列面向应用的平台FPGA基于业界最先进的65纳米(nm)三极栅氧化层技术、突破性的新型ExpressFabric技术和经过验证的ASMBL架构。
在工艺技术、架构和产品开发方法学方面的创新使Virtex-5 FPGA在性能和密度方面取得前所未有的进步。与前一代90nm FPGA相比，速度平均提高30%，容量增加65%，同时动态功耗降低35%，静态功耗保持相同的低水平，使用面积减小45%。
Virtex-5 LX系列平台FPGA的关键创新包括：第一，业界第一个采用具有六个独立输入的查找表(LUT)和新型对角互连结构，减少了逻辑层次，改进了构造块之间的信号互连，使逻辑性能比上一代Virtex-4平均提高30%。此外，65nm结构通过在少45%的硅面积上实现功能提高了逻辑利用率，并降低了动态功耗。其它增强功能及新的优化至550MHz的硬IP块包括：具有ECC选项的36Kb大型双端口 BRAM/FIFO块，用于实现更高的片上存储器带宽；除DCM/PMCD之外，带有 PLL的时钟管理模块(Clock Management Tile, CMT)可用于实现最高质量的时钟；以及一个具有增强乘法器的DSP48E 块，用于实现高精度和高性能信号处理。
第二，第二代稀疏锯齿形(Sparse Chevron)封装技术可以让设计者使用多达1,200个用户I/O，支持 1.25Gbps双数据速率和800Mbps单端信号传输，具有最高的信号完整性和最低的系统噪声，同时可以简化印刷电路板(PCB)布局。第二代 ChipSync技术应用于每个I/O，该技术同样得到了增强，以改进源同步接口中时钟/数据的动态现场校对能力。这些I/O技术结合在一起，确保了DDR2和QDR II等高带宽接口的可靠操作。
第三，采用65nm三极栅氧化层技术和硬IP块降低功耗。65nm工艺实现的1.0V内核和减小的内部电容，使Virtex-5器件比上一代器件降低35%的动态功耗。通过独特的三极栅氧化层技术平衡性能与功耗，Virtex-5 FPGA打破了更小工艺几何尺寸产生更大泄漏电流的行业发展趋势，保持了与其上一代 90nm 工艺同样低的静态功耗水平。硬IP块中的ExpressFabric与省电模式进一步降低了功耗。这些能力将帮助设计者满足其功耗预算，防止热失控和降低对散热器和风扇的需要。
第四，提高的集成度实现更低系统成本。与上一代FPGA相比，Virtex-5系列提供多65%的逻辑单元(33万个LC)和多25%的用户I/O(1,200个I/O)。通过提供包括宽范围器件的四种领域优化平台，客户将只需支付需要功能的费用。配备新的串行外围接口(SPI)和字节宽度外围接口(BPI)配置模式，以支持低成本商用闪存，进一步降低了系统成本。
第五，赛灵思ISE软件工具及服务缩短设计周期。设计者利用ISE Fmax技术、PlanAhead设计分析软件和已经过验证的IP内核，可以快速实现FPGA性能目标，同时利用ChipScope Pro工具的高级验证和实时调试功能，还可以缩短调试周期时间。其它在线资源、培训课程、高级支持服务及赛灵思设计服务(XDS)全球网络，将确保项目按时完成。
“通过采用65nm三极栅氧化层工艺，再加上我们的ASMBL架构和革命性的ExpressFabric新技术的独特优势，Virtex设计团队提供了目前市场上任何FPGA中最高水平的性能、密度和特性集成度，”赛灵思董事会主席、总裁兼首席执行官 Wim Roelandts说，“大量的应用正越来越多地在系统核心中采用我们的平台FPGA，这些应用涵盖了从联网和电信基础设施到无线基站和多媒体/视频/音频应用的广泛领域。Virtex-5系列FPGA可加快取代传统的定制IC这一趋势。”
Virtex-5系列成员
“三网合一”将推动对Virtex-5需求
下一代互联网浪潮(即语音、视频和数据融合于同一网络，广泛称为“三网合一业务)将有力地推动对Virtex-5系列FPGA的需求量。
在预期消费者对新型移动和固定业务的需求将不断增长的情况下，如何使现有的网络基础设施获得重生已成为全球电子行业急需解决的迫切问题。这一趋势为半导体公司在广阔的最终市场板块带来巨大的成长机会，包括有线/无线通信、消费电子、音视频广播、存储器与服务器、网络安全，以及测试与测量等领域。
专家们认为，“三网联合业务”将促使对高性能平台FPGA的需求形成高峰，使他们能够适应不断演进的消费需求、变化的行业标准、上市时间与成本压力、以及对未来安全系统的需求。
这是因为传统的可编程DSP已无法跟上数字通信与数字视频应用日益增加的算法复杂性，传统的处理器很难突破多内核处理器的伸缩限制，而开发周期长的ASIC和ASSP又无法跟上不断演进的RF、处理和接口标准，而所有这一切都是FPGA的长处，因此更高性能的Virtex-5系列平台FPGA将为推动这些应用市场的发展发挥重要的作用。
“带宽汇聚需求将增长10倍或更多，最终每通道将需要20到50Mbps带宽，以传送这些新兴业务，”The Linley Group公司高级分析师Bob Wheeler说，“高性能可编程解决方案，如Virtex-5系列，将在这一通信基础设施升级过程中在分组处理与传输方面扮演关键角色。”
ABI Research公司分析师Alan Varghese也表示：“未来的SoC解决方案必须将灵活性与极高性能的DSP、处理和连接性能力相结合，以满足传送语音、视频和数据的聚集带宽需求。这种解决方案的一个例子就是赛灵思Virtex-5系列，这使该公司为把握这些即将到来的市场机会处在非常有利的地位。”
HardCopy和EasyPath的比较
快速演变的技术和市场为强调灵活性和快速性的FPGA产品提供了更大的发展空间，尽管结构化ASIC的出现试图弥补ASIC开发周期长的最大弱点，但现在看来市场对这种方法并不是很欢迎。这可从最近LSI Logic公司放弃RapidChip业务中得到印证。
ASIC的最大优点是大批量生产时的成本较低，但FPGA供应商也一直在寻找各种方法减轻自己在这方面的弱点。例如，Altera推出了HardCopy结构化ASIC方案来帮助客户降低成本，但这一方法也有其两大不足之处：一是从Stratix转化成HardCopy不是那么容易，而且设计越复杂和工艺越先进困难度越大；二是转化成HardCopy后，原先的很多可编程性能就没有了，这为未来的小修不补和现场升级带来了很多麻烦。
赛灵思推出的EasyPath程序则是从帮助客户降低生产测试成本和缩短生产周期的角度来降低FPGA的使用成本。赛灵思EasyPath程序使大批量生产最高可获得75%的无风险成本降低，而且每个Virtex-5平台批量生产客户均可获得。如欲了解有关Virtex-5系列FPGA的更多详细信息，可访问：www.xilinx.com/cn/virtex5。
Virtex-5系列器件及软件的供货情况
新的Virtex-5系列FPGA的交付工作已经随着首批LX器件的推出而展开，并将一直持续到2007年上半年。针对Virtex-5 FPGA的早期试用软件现已推出，下个月开始普遍供货。Virtex-5 LX FPGA现已发运LX50、LX85和LX110小批量工程样片，LX30、LX220和LX330将在随后六个月内陆续供货。按照 2008年客户生产时限，LX50器件价格将为149美元，LX85器件价格将为279美元，LX110器件价格将为399美元，订货均为1,000片批量起订。这些价位比其它与之竞争的90nm FPGA产品节省50%以上的成本。2007年初开始批量生产后，应用Virtex-5 EasyPath程序将进一步降低成本。