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四十年前，一種可以在工程師的辦公桌上進(jìn)行邏輯編程的革命性設(shè)備問世了。

Xilinx 開發(fā)的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列 使工程師能夠?qū)远x邏輯的比特流下載到桌面編程器中立即運(yùn)行，而無(wú)需等待數(shù)周才能從晶圓廠返回芯片。而且，如果出現(xiàn)錯(cuò)誤或問題，也可以立即對(duì)設(shè)備進(jìn)行重新編程。

AMD產(chǎn)品、軟件和解決方案副總裁柯克·薩班(Kirk Saban)告訴eeNews Europe:“我從1999年開始從事FPGA編程，至今已涉足FPGA領(lǐng)域27年。它可能是鮮為人知的半導(dǎo)體類型之一。人們知道什么是CPU，隨著人工智能的發(fā)展，人們也知道什么是GPU，但對(duì)FPGA的了解卻較少?！?/p>

第一顆芯片 XC2064 于 1985 年 6 月問世，但這當(dāng)然是經(jīng)過(guò)了多年的研發(fā)，以及當(dāng)年早些時(shí)候的設(shè)計(jì)和流片。它擁有 600 個(gè)門電路和 64 個(gè)可配置邏輯塊，運(yùn)行頻率為 70MHz。但這是一個(gè)巨大的進(jìn)步，讓這款芯片載入了半導(dǎo)體名人堂。

“他們最初的目標(biāo)是將邏輯芯片集成到電路板上，并提供可編程的 I/O，”Saban 說(shuō)道?！叭缃?，我們已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，擁有高速 SERDES、強(qiáng)化 IP、內(nèi)存控制器、以太網(wǎng)、AI 處理器以及 ARM 嵌入式計(jì)算?！?/p>

該公司由曾在 Zilog 共事的 Ross Freeman、Bernard Vonderschmitt 和 James Barnett 于 1984 年共同創(chuàng)立。其目標(biāo)是使用可編程陣列晶體管，而非 LSI Logic 和 VLSI Technology 等公司開發(fā)的門陣列，后者的晶體管陣列是通過(guò)晶圓廠工藝?yán)媒饘賹舆M(jìn)行“編程”的。賽靈思還率先采用了無(wú)晶圓廠工藝，使用精工愛普生的 2.5 微米 CMOS 工藝制造芯片，而無(wú)需自行建造晶圓廠。在將晶圓廠出售給 AMD 之前，該公司曾與聯(lián)華電子 以及 IBM 密切合作。

沃德施密特 從一開始就擔(dān)任首席執(zhí)行官，后來(lái)由 1996 年從惠普 (HP) 轉(zhuǎn)來(lái)的維姆 (Willem) 羅蘭茨 (Wim Roelandts) 接替。2008 年，莫舍·加夫列洛夫 (Moshe Gavrielov) 接替羅蘭茨的職位，莫舍·加夫列洛夫此前就職于 Cadence Design Systems，目前是 Cadence Design Systems 的董事會(huì)成員。

“我很榮幸有機(jī)會(huì)在過(guò)去十年領(lǐng)導(dǎo)賽靈思，”加夫列洛夫在卸任公司第三任首席執(zhí)行官時(shí)表示。2018 年 1 月，曾在 AMD 工作并在四年后監(jiān)督收購(gòu)的維克多·彭 接任了加夫列洛夫的職位。

加夫列洛夫表示:“賽靈思于 1985 年發(fā)明了全球最成功的可編程邏輯器件，并始終保持領(lǐng)先地位。過(guò)去幾年，賽靈思憑借卓越的人才團(tuán)隊(duì)，不斷擴(kuò)大市場(chǎng)份額，取得了前所未有的優(yōu)勢(shì)、機(jī)遇和發(fā)展勢(shì)頭?！?/p>

2022 年 2 月的收購(gòu)使賽靈思成為 AMD 的自適應(yīng)和嵌入式計(jì)算集團(tuán)，增加了嵌入式 x86 處理器系列。

“有些事情變了，但很多事情保持不變，”薩班說(shuō)?！拔覀冏灾髦贫ㄖ圃焱顿Y決策，我們的業(yè)務(wù)部門還負(fù)責(zé)嵌入式 CPU、Ryzen 和 Epyc，以及一個(gè)定制 ASIC 團(tuán)隊(duì)，因此我們已經(jīng)從純粹的 FPGA 發(fā)展到嵌入式 x86 和定制，并且我們正在利用 AMD 的所有研發(fā)資源。”

FPGA 的一個(gè)潛在優(yōu)勢(shì)是即使在運(yùn)行過(guò)程中也能更改設(shè)備的功能。這種部分重新配置允許更改設(shè)備模塊以替換多個(gè)組件，但過(guò)程很復(fù)雜。這也使得意大利 Mipsology等公司開發(fā)的工具能夠?qū)崿F(xiàn)超過(guò) 100% 的邏輯陣列利用率。

然而，早在人工智能蓬勃發(fā)展之前，人工智能的興起就已經(jīng)為企業(yè)帶來(lái)了福音。

“我們的業(yè)務(wù)部門通常在邊緣計(jì)算領(lǐng)域比在云端更活躍，”Saban 表示，“我們確實(shí)看到邊緣推理領(lǐng)域發(fā)生了巨大的變化，我們的 CPU 和 FPGA 技術(shù)非常適合邊緣實(shí)時(shí)處理。在可編程性快速變化的今天，它充分體現(xiàn)了我們以往的優(yōu)勢(shì)。”

21 世紀(jì)初，銀行和金融機(jī)構(gòu)憑借 Alveo 加速卡成為該技術(shù)的主要采用者。

薩班表示:“金融科技行業(yè)是早期采用者市場(chǎng)，其工程設(shè)計(jì)充分利用了實(shí)時(shí)功能。他們沒有使用我們的人工智能工具，而是真正使用了機(jī)器學(xué)習(xí)編譯器，他們編寫的代碼非常底層，因此這更像是一種芯片架構(gòu)的玩法，而不是邊緣人工智能的廣泛市場(chǎng)應(yīng)用，后者需要現(xiàn)代編譯器和易用性?！?/p>

同時(shí)，這些設(shè)備也引起了汽車娛樂系統(tǒng)和早期傳感器系統(tǒng)開發(fā)商的興趣。

“汽車行業(yè)在嵌入式人工智能、ADAS、圖像檢測(cè)、低延遲實(shí)時(shí)決策等方面處于領(lǐng)先地位，汽車行業(yè)正在涌現(xiàn)出大量創(chuàng)新，”他說(shuō)道?！捌嚨闹圃旆绞秸诎l(fā)生變化，它正在變成一個(gè)帶輪子的iPhone。我們從IVI起步，但已發(fā)展到ADAS和自動(dòng)駕駛，并將這種趨勢(shì)延伸到航空航天領(lǐng)域。”

人們對(duì)自主系統(tǒng)、機(jī)器人、無(wú)人機(jī)、汽車等所有領(lǐng)域都興趣盎然，這些領(lǐng)域?qū)Ρ镜鼗?jì)算的需求巨大，功耗有限，與我們現(xiàn)有的產(chǎn)品非常契合。人形機(jī)器人現(xiàn)在也在許多市場(chǎng)備受關(guān)注，無(wú)論是在危險(xiǎn)環(huán)境中還是在生產(chǎn)線上。上市時(shí)間、現(xiàn)場(chǎng)可編程性、無(wú)線更新等基本原則仍然非常重要，我認(rèn)為這些原則在未來(lái)不會(huì)改變。

工藝技術(shù)

FPGA 非常適合驗(yàn)證新的工藝技術(shù)，因?yàn)樗鼡碛写罅康木w管陣列和冗余方案，因此低良率不會(huì)影響器件的出貨。這有助于代工廠改進(jìn)其工藝。

然而近年來(lái)，GPU 一直是流程驗(yàn)證設(shè)備，而賽靈思則一直在推動(dòng)芯片技術(shù)，將 FPGA 陣列、高速收發(fā)器和現(xiàn)在的 AI 加速器結(jié)合起來(lái)。

“這已經(jīng)變成了一個(gè)更大的成本問題，”薩班說(shuō)?！拔覀兺撕罅艘徊剑覀?nèi)栽谘邪l(fā)非常先進(jìn)的 6nm 工藝，并且正在開發(fā)更先進(jìn)的節(jié)點(diǎn)，還有 2nm 工藝。我們可以利用 AMD 在 GPU 上的所有成果，但 FPGA 市場(chǎng)中，能夠負(fù)擔(dān)得起 AMD 的份額相對(duì)較小?！?/p>

“自2011年以來(lái)，我們一直在使用各種形式的chiplet，”他說(shuō)道?！拔覀兣c臺(tái)積電合作開發(fā)了Virtex-7的CoWoS。FPGA已經(jīng)發(fā)展到了一種多模策略，低端采用16nm FinFET，而Versal則采用6nm制程，并正在轉(zhuǎn)向更先進(jìn)的技術(shù)。這些年來(lái)，這種情況發(fā)生了變化。過(guò)去，當(dāng)你遷移到一個(gè)新節(jié)點(diǎn)時(shí)，你會(huì)把所有產(chǎn)品都遷移到該節(jié)點(diǎn)?！?/p>

這也對(duì)設(shè)備的長(zhǎng)期支持產(chǎn)生了影響。雖然40年后才有，但該公司估計(jì)，在那40年內(nèi)出貨的30億臺(tái)設(shè)備中，有多達(dá)三分之二至今仍在使用。

“我們的 20nm 部件計(jì)劃到 2040 年投產(chǎn)，16nm、6nm 和 7nm 部件計(jì)劃到 2045 年投產(chǎn)，而采用一些熱門節(jié)點(diǎn)使我們能夠做到這一點(diǎn)，”薩班指出?！袄?，我們?nèi)栽谏a(chǎn)的最老的部件 Spartan 6，在 15 到 20 年后，我們?nèi)栽诔鲐?40nm 部件，以及所有 28nm 器件、Virtex4 和Virtex 5。

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