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深度揭秘FPGA新玩家EFINIXhot88,hot88官网

来源: 2020/2/6 浏览量:0 关键词: FPGA、EFINIX

在上年电子创新网举办之2019FPGA利用创新论坛上,一家低调的FPGA新玩家引发了大家极大的兴趣,她就是EFINIX合作社,为何全球FPGA领头羊赛灵思会投资这家企业?她的创始人团队有多牛?他俩捣鼓出来的FPGA新架构到底有什么特殊性?本文为你详细介绍。

笔者 Wisdom Zhang
沟通电邮:wisdomz@efinixinc.com
1 、斯里兰卡大学计算机应用
在1998年代的时刻,那儿半导体中的FPGA合作社还是有众多师之,但Altera凭借自己之MAX铺天盖地,以及FLEX铺天盖地在市面上已经显露突出,其二时候的Lattice需要要团结也拥有FPGA的基因,以摆脱自己只有CPLD的泥坑。Xilinx合作社这次已经势头很猛,基本上说到FPGA,大家都直接了解为Xilinx合作社的产品。
Altera在2000年之时刻,开头了一种MAX和FLEX体系相结合的产品,帮了一下名字叫APEX,而且他们立志革新,硬件也开始不再满足于那种单个用户之采用。付出了新的软件名字就是Quartus,而且里面有个按钮,可以表现的和以前Max+plus-II一样的范围来取悦老的客户。
但是这个APEX组织的可编程器件在编译过程中,决不能很好的形成布局布线,尽管表面上看来非常先进的暖气片,竟然不能发挥性能, Altera闻鸡起舞了很长时间也没有改善。 
新兴,一位FPGA的大牛帮他解决了问题,其它就是 塔吉克斯坦多伦多大学的Jonathan Rose,这位老知识分子 一直致力于FPGA组织的规划和软件布局布线方面的研讨, Altera认为可以让Rose上课的组织来试一试。于是乎 Jonathan开了一家专门设计FPGA组织的EDA合作社, 这家企业后来把Altera收购了, 下,Altera合作社的FPGA组织设计以及软件都加强,竟然反超Xilinx,成为业内翘楚。
有关Jonathan知识分子的消息可以参考http://www.eecg.toronto.edu/~jayar/
Jonathan有带了累累学生,那些学生不少都是FPGA行业中很要紧的理论创立和遂行者, 血站上也罗列了她的学童以及现在的局部成就。

http://www.eecg.toronto.edu/~jayar/former-graduate-students.html

在FPGA行业中最有感召力的学童之一 Vaughn Betz 其它在FPGA行业中最有感召力的学童之一,其它的自己介绍中有一段辉煌的经验

The VPR toolset and methodology developed by Dr. Betz have become the standard for FPGA architecture research and the comparison point for CAD optimization quality, and have been used by over 180 companies and 1100 universities. Dr. Betz co-founded Right Track CAD to commercialize his research in 1998 and over the next two years helped grow the company to 10 engineers and several million dollars in yearly revenue. In 2000, Right Track CAD was acquired by one of its customers, Altera Corporation (a fortune 500 semiconductor company). Dr. Betz held several leadership positions within Altera over the next 11 years, 

还有一位是Altera合作社的高校教育计划之主办者,Steven Brown

http://www.eecg.toronto.edu/~brown/

还有一位是Tony Ngai, 是EFINIX的魏启杰,EFINIX合作社的CTO

如今FPGA的布局设计以及布局布线软件的调研前沿也基本上继续在德黑兰大学不断增长, 成为这个行业最重要的辩论实践的推动源头。 

曾经有人统计过,在2008年以前至少有48大家企业先后涉及可编程器件行业, 但是大部分都折戟沉沙,杳无踪影。 

图表来源:http://www.ocoudert.com/blog/wpcontent/uploads/2009/10/History_of_PLD_startups.gif

Silicon is not Enough

--John Daane, CEO, Altera
汪洋企业杀入进去最后铩羽而归,人家背后的意义是说其实只有芯片是不足够的,你不能不还要有很好的逻辑开发软件,而且这个开发软件则要覆盖EDA硬件的很多地方,付出基金和试错成本都特别高, 而且整个行业竞争迭代很快,不仅仅在工艺上有提高,在组织设计上,benchmark的挑选上,IP的购并方面,可以说基本上每个环节方面都不能犯错。 但付出一个崭新的产品基本上都要3年之支出周期,增长要不断维护升级复杂的支出工具。总之,活下去的原则性是凤凰了。 

但2008年之后,还是有几师企业进入这个行业, 比起著名的有Tabula, SiliconBlue,Tabula在烧光了10京瑞郎的巨后消失了,SiliconBlue也把Lattice收购, 之所以你想进入这个行业,而且活下去,至少你要敢于挑战现有的条件,并且确实有温馨之更新的处。同时行业之大队人马既有收获和习惯也要考量,尽可能利用已部分资源,而不是重复造轮子,在这样的全景下,EFINIX合作社来了,她有什么特殊之中央呢?

2、EFINIX合作社的独门绝技

EFINIX合作社的CEO张少逸早年分业广州去往伊拉克留学,是Altera的高端FPGA的Stratix产品总监,期间和魏启杰先生一起负责过Hardcopy的调研工程工作。他俩后来累计创建了EFINIX合作社,同时请来了曾经参与Maxplus-II的调研工作之Jay来助阵。

在2015年就在中华开始他们的暖气片制造计划,与SMIC美方芯国际合作,在青岛封装,一切产业链扎根中国。
EFINIX菏泽商厦作为运营主体,以俄罗斯槟城作为第一研发基地,在科伦坡也成立软件和艺术工程资源。吸引中国资本。有多师显赫VC入股。
魏启杰先生作为CTO,旧时尽管有特殊多之想法,但是这些想法必须经过长时间的建模测试和高考芯片的检察开发。历经6年,打破行业固有思维,始建和检验了崭新的一种FPGA的更新架构。
 FPGA专业的长篇小说
一般在一番提高相对时间很久的本行, 不太容易有创新之东西,因为有众多专利壁垒,同时人们没有太多资源去查看这种创新是否有效, 在加上可能很多创新都要摈弃过去部分已经取得的佳绩,EFINIX表现一家新企业,其它可能没有这方面太多的负担。 
他俩相信,  没有创新,难以生活

如今的FPGA基本上都是孤岛型的布局体系, 甚至很多芯片采用LUT6的布局,名将4个,9个,或者更多个这样的特大型查找表集成在一番小区间内, 但愿这些同样功能的LUT6放在一起, 可以很快解决部分8bit,9bit的寄存器组或者是计数器,移动计数器等。之所以随着芯片的层面不断升起, 逻辑资源组之间的连线资源也火速上升, 有时可以想象买来之可编程芯片上可能路由的电源超过了现实有效的逻辑资源。咱用一个城市来做个形象的例子。
随着城市之壮大, 就不能不树立更宽的征途, 道路间要成立不少更大的交叉立交, 而且这些立交的层系都可能很复杂,还要求更多的交通灯, 以及匝道来汇聚和分开车流。那些实际上和一块FPGA的布局非常类似, 那些你可以潇洒联想到, 芯片规模越大, 就只有两个艺术来形成逻辑之间的合力互通。要不就是把走线的电源增加很多层, 要不就是把芯片做到更大的体积来充实布线。甚至两个地方都要提高。 

那些做法直接导致了芯片更大的功耗以及更大的晶片面积。穿越不断分析和宪章各种设计在此前这种结构的FPGA上的适配, 察觉有一些区域逻辑资源消耗多, 部分区域之连线消耗多, 这样即使有任何各州有空暇布线资源, 但是也未能带来很好的折中统一。导致芯片在越高的死亡率情况下, 时序条件越难符合预期目标。要不就是选择一个更大容量的暖气片来轻松这种状况。 

有的是设计者采用比预计需要资源大30%的FPGA来开展规划。这都是本, 这都是功耗, 那些也都是时延。  
为了缓解这种分歧, Tony想到一个好的方法, 综上所述起来有以下两个原则。
最先采用更加小的细粒度结构,去掉太多逻辑组和逻辑组之间接入和扇出的衔接开销, 让逻辑和逻辑之间的连线显著缩短, 即使增加了有的跳线,但是整体时延时和过去的布局适当, 前景更好适应这种想法, 
接着又将逻辑资源和布线资源得以开展相互的转折, 有效相关逻辑尽可能聚合在总共, 增长时序相应, 这样我们可以想象成编译软件就如同一家建设企业, 要求路的中央, 可以拆迁房屋,把道路扩宽, 部分地方,可以将道路修成房子。这样两种方法的构成, 最后可以使得 EFINIX的Trion铺天盖地FPGA只是急需7层金属走线层,而传统FPGA组织需要12-14层以上。
同时,鉴于采取细粒度结构, 消除了众多不必要的走线接入和扇出开发, 有效芯片在同等规模下,比传统结构有1/3到1/2的体积缩小优势。 

最后EFINIX的Trion铺天盖地FPGA不仅具有很小的功耗, 同时兼具更小的包裹。转而也极具成本优势。同时又采取了SMIC合作社的40nm低功耗制程。有效T8可以支持8K逻辑容量的FPGA具有30mW, T120可以容纳115K逻辑容量的FPGA的突出应用功耗只有1.3W。这就是企业在FPGA世界中最大的更新。因为不利用这种创新, 难以撼动业内巨头的本行地位, 也很难脱颖而出获得竞争劣势。 

为了取得更低的功耗, 同时聚焦视频和相机市场, FPGA美方集成了MIPI的强项核接口,DDR3探测器也使用硬核。这种计划方法进一步压缩芯片尺寸, 并且进一步下降功耗。

EFINIX不仅在逻辑器件的架构设计方面具有前瞻性,Tony在FPGA的路由算法布局方面可以和友好设计的布局进行更好的休戚与共,因而做到效能的合并需求。说到可编程器件的CAD工具,大家都晓得Foundation,ISE,Quartus-II,EFINIX独立自主完成了所有EDA硬件设计工具。Jay在EDA世界多年经验积累,深刻体会到在不断推出新器件的时刻能够快速迭代以及尽快缩短上市时间对企业本身以及客户都至关重要。

EFINIX的规划软体名字叫Efinity,硬件的Logo特殊具有东方文化特色的二龙戏珠,意思FPGA的营业所不仅要有强大的强项体架构,同时软件也是第一的立基之本。Efinity软体中的P&R书法依据自己之产品架构设计,与广大软件不同之是出于结构的先进性,硬件支持Hybird的P&R的做法。 

使用这种革新的架构以及自己本身具有的逻辑布局和逻辑路由可以互换的特色,EFINIX合作社中标地打破了往年FPGA组织设计的长篇小说, 使用比竞争对手近乎一半之体积优势就足以设计同等容量的FPGA产品。而且这种结构的便宜也对新产品的产出可以有效缩短开发时间。在一年之工夫里, 用对手不到1/10的人工资源就形成了重点世Trion产品的支出。 

EFINIX送这种创新之布局赋予一个有联想的名字--Quantum,如同量子技术之神奇寓意。咱对由此带来的革命有如下总结:

同等工艺条件下, 面积缩小2倍或以上
功耗减少一半
芯片采用了7层金属工艺
可以采取无需任何定制的适用硅制程
具有和相同工艺条件下的FPGA同等的逻辑速度性能

可以采取Hybird的布局布线

如今的FPGA利用端,大家都希望做到大的逻辑容量,但是面积要小,决不能牺牲性能,同时功耗要极具竞争。表现初创公司,租用者总是有质方面的忧患,但是这些产品的可靠性和精神性,最后需要具有完善设计流程的有经历的组织来保证。而且软件的调研需要足够的工夫测试。EFINIX合作社在过去的6年里投入非常多之工夫检验后,才能在短短的一年时光内推出完整的Trion铺天盖地。

平均分布的布线资源往往难以满足实际设计的有些布线要求

• 有些堵塞 (新民主主义革命区域)就是全部芯片的短板
• 闲置资源 (浅绿色区域)无法移动,只能被浪费

• 追加整体布线资源得以缓解局部堵塞,但却造成任何区域更大的浪费

3 、产品的对待

“是骡子是鸡,拉出来溜溜”以此产品到底咋么样,要求对比对比,当前开发产品,不仅要看当下的产品是否符合市场急需, 同时外衍之产品也要具有快速的支出力量, 核电界都有采用平台式开发的点子。EFINIX合作社采用统一的架构,可以很快在硬件层面进行产品的预研,因为采用了逻辑可以转化路由的特别结构,可以很好弥补芯片在规模增大,但是路由资源规划不足的不可逆转的支出困境。在没有开发好产品之前,基本就足以预测产品的性质以及对Benchmark用例的面试。在过去的FPGA合作社的产品开发中, 40nm工艺的产品基本上到100K逻辑资源就很难继续沿用同样的手艺。但是由于Trion铺天盖地在晶片尺寸具有竞争力的攻势下,EFINIX依旧可以在40nm的成熟工艺上, 付出165K,200K的逻辑资源之器件。 

如今的支出手段,必须具有较好的性质预判能力, 了不起的规划团队总是从容运用企业的CAD开展下一代FPGA的手艺演进和当前竞争对手以及自身的产品进行性能和功耗的预估。以取得最好的产品投资效益比。 

咱显示了开发中用到的局部Benchmark规划,对外部竞争对手的产品,有下列性能以及利用率的比较。 下图是对比,可以见到在硅工艺 、相同性能、 Hybird P&R平台等优势显著。

Interface Designer 的接口精灵

表现FPGA世界的后来者, 尽管FPGA是可以编程的暖气片, 但是聚焦市场,具有更高的性价比,才可能在新的设计中,与竞争对手的蜥脚类产品标价上拉开距离。EFINIX的Trion铺天盖地FPGA针对目标市场, 名将常用功能进行硬核化IP规划的点子, 一派有效降低芯片的尺寸, 一派可以降低功耗。同时使用了相对简单的作用在IO的支持上, 使得降低IO的片上面积,可以在较小的暖气片上集成数量更多的IO。 
例如是第一个将MIPI CSI-2探测器硬核化, 在40nm的低成本FPGA上得以提供MIPI接口的购并, 而且开发者只要求配置自己要求的磋商参数, 就足以很好的和大部分流行的图像Sensor开展对接,因为今天AI SoC的前进特别迅速, AI-SoC的图像Sensor接口也以MIPI联网为主, 多sensor的利用尽管在手机上已经得到推广, 在嵌入式,AI利用上也出现更多的Sensor联网, 之所以Trion铺天盖地的FPGA可以支持2个到3个MIPI的联网, 同时集中或者交叉到AI SoC的MIPI接口, 可以起到扩展MIPI或者交叉MIPI的力量。 
还有一个很好且很通用的事例,不同之暖气片规模集成了不同位宽的DDR3坚强核控制器, 不仅功耗降低, 也支持不同带宽的FPGA要求。 

Trion铺天盖地针对FPGA的LVDS利用, 穷则思变, 专业的适用做法是每个IO都尽可能支持LVDS, 看上去灵活的部署, 但是IO在晶片上所占用的体积过大, 导致不能有效增长IO,功耗也是一番挑战。Trion铺天盖地的LVDS开头就开展预先定义了稳定的输入输出方向。确保最小的IO面积, 可以降低功耗,而在LVDS的支持数量上也聚焦Sensor的利用, 以13对LVDS的Rx为基础考量,确保多数图像应用不仅可以采取LVDS的联网, 也得以采取MIPI的联网, 实在做到一个sensor manager的作用设计。 

上述的规划更新,和切实的HDL规划只是信号流的接入, 并不涉及HDL的规划方法, 同时为了迎合SoC的规划方法学, 名将数字逻辑核心和外设接口部分进行隔离抽象,相隔开发,EFINIX的Efinity硬件采用了专业独特之接口设计精灵。名将一切的强项核化的IP都统一放在Interface Designer的规划界面, 而专注于逻辑设计的数字核心属于核心逻辑设计, 这样的规划模块隔离抽象, 可以极大降低平台开发工作量,FPGA的产品如果按照FPGA的逻辑容量以及IO接口两个因素来开展分类,这就是说,可以认为FPGA的一个系列产品就是不同器件逻辑容量和不同接口种类数量上两个组成设计,而Interface designer的规划分离,可以让这两个因素进行快速组合匹配。因为同样密度之FPGA产品可能有不同之外设, 租用者可以见到Interface designer美方自动显示可以协助的强项核IP的支持。 

这样做的另外一个好处, 顶有大型客户使用SiP或者eFPGA的种类时, 可以只是改动Interface designer就足以做到定制eFPGA硬件的支出。 

如今interface designer接口精灵中会根据不同器件以及同样器件的不同封装有下面的支持

EFINIX在2019年之11月推出40nm功耗极具诱惑力的产品T120, 这款产品显示了EFINIX表现业内新秀,展示了可以推出大于100KLE的产品,同时可以将汇率提高到接近100%, 而且将功耗限制在1.2W到1.5W之间。比相当于同级别工艺的竞争对手功耗低一半,甚至是竞争对手的1/3。封装更是12x12mm的FBGA,产品在面积受限,功耗受限的利用中大受重视。 

4: 中华市场突破

中华无疑已经化为世界FPGA开发者最多,也是FPGA利用最大的纯净市场,中华的利用市场机遇已经占到FPGA的大地市场之40%上述。如何作为一个后来者要想在中华市场取得一席之地, 必须要有确切中国市场和采取者的产品和艺术资源。 

EFINIX查出时间就是生命, 效率就是金钱的华夏市场规范,决不能快速开发以及迅速支持客户, 名将没有艺术生存。除了具有打破神话的更新,在消费者使用者心中,迅速建立产品和企业形象最适宜的标准。

中华市场,唯快不破

EFINIX在过去的12个月里, 依靠35个体的组织,成功推出8款产品, 副4K逻辑密度3x3mm 的产品扩展到120K的FBGA576的16x16mm的大用户量产品。而且编译综合,布局布线软件基于自主开发。实在体现了最快的付出速度。而且在接下来的工夫, 即将有更大规模之165K和200K的产品面世。为今日的要求边缘AI的利用提供解决方案。 
目标市场
同时,面对快速变化的华夏市场, 以及多师FPGA合作社的丰硕竞争, 当前EFINIX针对特定市场,配合软件的IP,聚焦应用,已经在如下的市场中拥有资金户的认同。 
农业部相机市场
独特相机应用HDR
VR 眼镜
电容笔
农业部PLC
农业部伺服控制
农业部激光控制
表现拼接控制
5、RISCV的利用
RISCV是近些年全世界嵌入式应用的大热点话题,因为她具有的正本求源性以及结构简单,能效比优秀,不久两年,在中华市场已经出现了多师企业生产RISCV体系的MCU,送ARM体系基本的原始MCU市场带来了新的挑战。而且RISCV也得以很快搭配多种外设资源,是AIoT的利用中特殊好的挑选。很好弥补了碎片化应用市场之急需。 
鉴于FPGA极具灵活性的特色,在过去的FPGA世界的本行先导中都有协调之脆弱核CPU的工具,例如Altera合作社的NiosII,以及Xilinx合作社的MicroBlazer,其中设计界面和看法各有千秋, 送后来的FPGA合作社带来巨大的挑战, 因为设计中有要求软核的规划非常多。后来者的CPU软核必须要具有不仅使用容易,迅速上手,而且性能可以有效竞争,这样的的挑选其实并不多。 
RISCV的出现大幅度方便了在FPGA美方软核的急需, 此地面临的一个重要问题, RISCV尽管是一套系统, 但是每一个RISCV提供的IP并不是都适用在FPGA美方采取,例如国内的很多IP投资者,提供的RISCV在FPGA上可能要消耗30K-75KLEs的不等的电源。如何推出RISCV体系的在FPGA美方具有相对合理资源,性能上又比NiosII等传统软核CPU强有力, 工具链更贴近ARM体系的支出方法。而且支持的外设以及RISCV实行的空中既可以在FPGA的块RAM美方运行短小精悍的顺序, 又能在DDR美方运行大型的FreeRTOS,这又涉及到bootloader的行之有效设计。 
EFINIX生产多个RISCV的IP,可以兼顾在不同FPGA规模中软核的利用, 如今已经足以在全系列Trion美方嵌入RISCV, 小到T4,大到T120, 也得以支持多个软核的内嵌设计。在DDR3的16bit,32bit规划中,都已经成功完成了RISCV的接口设计,不仅可以让RISCV可以在DDR3美方运行,同时部分版本可以支持D-Cache以及I-Cache,有效对于要求性能较高的利用场合也能覆盖需求。而逻辑资源之损耗控制在9KLEs, 抵达了很好的系统集成。


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