搶FPGA先機，AMD布局邊緣互聯設備，第六代Spartan UltraScale+ FPGA刷新性價比

電子發燒友網報道（文/黃晶晶）AMD的Spartan FPGA自1998年推出以來，歷經五代升級在多個行業市場得到廣泛應用。例如用于宇宙探索的火星探測儀、挽救生命的自動除顫器以及歐洲核子研究組織粒子加速器等。

是什么促使AMD不斷優化升級成本優化型FPGA呢？AMD自適應和嵌入式計算事業部成本優化型芯片營銷高級經理Rob Bauer認為，從產品和應用趨勢角度看，主要是邊緣互聯設備需求持續激增，預計到2028年物聯網設備的數量將增加一倍以上，這會推動對于更高數量且更通用I/O，以及對于邊緣端安全解決方案的需求。

同時，行業面臨著設計工程人員短缺的問題。根據IBS的預測，全球設計工程師短缺的缺口約為30%，這一短缺不可能在短時間內彌補。那么就需要一些解決方案能夠最大限度幫助開發人員提高效率。再就是行業客戶希望供應商的產品具有長效的生命周期和穩定可靠的供應鏈。

基于此，近日AMD發布第六代Spartan UltraScale+ FPGA 系列，這是廣泛的 AMD 成本優化型 FPGA 和自適應 SoC 產品組合的最新成員。Spartan UltraScale+ 器件能為邊緣端各種 I/O 密集型應用提供成本效益與高能效性能。它基于16nm工藝制程，同時還涵蓋 AMD 成本優化型產品組合中最為強大的安全功能集。



高效性能

Spartan UltraScale+ FPGA 針對邊緣端進行了優化，可提供高數量 I/O 和靈活的接口，令 FPGA 能夠與多個器件或系統無縫集成并高效連接，以應對傳感器和連接設備的爆炸式增長。

在基于 28 納米及以下制程技術構建的 FPGA 領域，該系列提供了業界極高的 I/O 邏輯單元比，具備多達 572 個 I/O 和高達 3.3 伏的電壓支持，可為邊緣傳感和控制應用實現任意連接。經驗證的 16 納米架構和對各種封裝的支持（從小至 10x10 毫米）以超緊湊的占板空間提供了高 I/O 密度。廣泛的 AMD FPGA 產品組合則提供了可擴展性，從成本優化型 FPGA 直到中端及高端產品。



第六代Spartan UltraScale+ FPGA 采用16納米FinFET制程工藝，同時搭載硬化 LPDDR5 內存控制器和支持8 個 PCIe Gen4 接口?；诖?，相較于28納米Artix 7系列，Spartan UltraScale+ 系列預計可降低高達30%的功耗。如果以PCIe或DDR上每比特傳輸的總功耗來作為能效的衡量，較上一代28納米技術，接口功耗降低60%。

AMD自適應和嵌入式計算事業部FPGA成本優化型產品組合產品線經理Romisaa Samhoud解析，整個產品系列器件密度范圍非常廣，從11,000個邏輯單元到218,000個邏輯單元，對應從SU10P到SU200P的產品。



在低密度FPGA上，具有非常高的I/O和邏輯單元比，適用于I/O擴展和板卡管理等應用。例如數據中心的一臺服務器擁有非常多的元器件，包括CPU、GPU、電源管理和散熱等，FPGA能夠對板上各個元器件統籌管理，確保功耗、散熱和周邊設備能夠按照預想的設計來運行。

在高密度FPGA端，Spartan UltraScale+ FPGA系列產品能夠支持I/O選擇的多樣化和靈活性，適用于邊緣設備、傳感和控制的應用。例如工業機器人有非常多的傳感器、攝像頭、機動馬達和工業網絡，需要統籌運行。

同時，Spartan UltraScale+ FPGA通過縮小尺寸、硬化內存控制器等方式降低成本。



提供豐富的安全功能

Spartan UltraScale+ FPGA系列提供了AMD 成本優化型FPGA產品組合中最多的安全功能。



保護IP，支持后量子密碼技術并具備獲 NIST 批準的算法，能提供先進的 IP 保護，抵御不斷演進的網絡攻擊和威脅。物理不可克隆功能會為每個器件提供唯一指紋，以提升安全性。

防止篡改，PPK/SPK 密鑰支持有助于管理過期或受損安全密鑰，而差異化功率分析則有助于防止側信道攻擊。器件包含永久性篡改懲罰，以進一步防止誤用。

最大限度延長正常運行時間，增強的單事件干擾性能有助于客戶進行快速、安全配置，并提升可靠性。

軟件支持與穩定供應

AMD FPGA 和自適應 SoC 全產品組合由 AMD Vivado設計套件和 Vitis統一軟件平臺提供支持，使硬件與軟件設計人員能夠通過一款設計人員環境進行從設計到驗證，充分利用這些工具及所包含 IP 的生產力優勢。

Romisaa Samhoud分析，自2012年AMD就推出了Vivado設計套件，我們用同一套工具覆蓋整個產品組合，無論是小型Spartan UltraScale+ FPGA，還是大型Versal Premium FPGA。同一套工具也可以覆蓋整個設計的全生命周期，也就是從一開始的仿真到后期的合成，然后到固件，都可以采用同一套工具來設計。這不同于客戶需要學習所有第三方不同工具的方式，一套工具解決端到端的設計對工程師而言更易學易用。

AMD在FPGA市場上有近40年深耕的歷史，出貨量達到了數十億件，新一代的產品設計同樣支持超過15年的產品生命周期，支持工業、醫療等多個行業的穩定應用。

AMD Spartan UltraScale+ FPGA 系列樣片和評估套件預計于 2025 年上半年問世。文檔現已推出，并于 2024 年第四季度自 AMD Vivado 設計套件開始提供工具支持。


寫在最后


繼Virtex、Kintex、Artix、Zynq等產品采用16納米工藝制程之后，AMD也將最新Spartan UltraScale+ FPGA系列帶入16納米。實際上，這個FPGA系列從45nm、28nm、20nm來到16nm，體現出AMD投資前端工藝的引領性，未來也將投資于更先進的7nm制程，不斷為邊緣設備提供成本優化型解決方案。