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赛灵思进入汽车、机器、服务器、5G FPGA路线图

2016-08-12
类别:业界动态
eye 701
文章创建人 拍明

  2012年,赛灵思将“All Programmable”作为核心价值理念写进了公司的新LOGO。这个新定位并不奇怪。因为他们早已看到可编程器件的优势完全可以扩展到更多的领域,完全可以跳出市场总值50亿美元的PLD市场进军总值达100亿美元的ASSP和加速市场,并将自己的客户群从5万名硬件工程师扩展到25万名嵌入式和数据中心软件工程师。

  与2015年关注六大新兴市场(视频与视觉、ADAS、5G无线、工业物联网、SDN与NFV、云计算)略有不同,赛灵思最新的市场规划更加专注,主攻云计算、嵌入式视觉、工业物联网和5G无线四大市场,更智能、互联互通和差异化成为核心战略。

 Xilinx公司战略与市场营销部高级副总裁Steve Glaser

  云计算领域的加速应用

  赛灵思战略与市场营销高级副总裁Steve Glaser给出的数据显示,五年内全可编程器件可服务的云计算市场总值将会达到30亿美元,可编程处理器的优势将不止体现在加速计算领域,还包括存储和联网。例如,FPGA越来越多地用于内存数据库加速和搜索,图像处理中的转码与分析等。

  从2015年开始,赛灵思就在数据中心及服务器领域与高通、IBM等公司展开战略合作,共同推进加速云计算。今年6月,赛灵思又作为联盟主席携手华为、高通、IBM、AMD、ARM、Mellanox公司在全新加速器缓存一致性互连(CCIX)方面开展协作,支持多个处理器架构与加速器无缝共享数据。目前,全球前7大超大规模数据中心中,有3个已经与赛灵思合作量产,2个正在试产,其他2家也已经在商谈中。

扩展ASSP和加速市场

  Steve Glaser说自己并不确定5年内ARM服务器是否能实现20%-25%的增长目标,可能7-8年会更为稳妥一些。但他认为这个方向是绝对正确的,因为很多客户都在寻找英特尔的替代品,高通、华为也都在积极投资。“可能在最高端的市场英特尔还会保持自己的优势,但在中低端市场就很难说了,会有很多机会可以轻而易举的出现替代方案。”

  让汽车和机器“看见一切”

  在机器视觉领域,可能很多人都在关注无人机、ADAS和无人驾驶,但其涉及的领域其实远比这些更加丰富,AR/VR、工业机器人、医疗诊断、智能监控等对嵌入式视觉的需求都很强劲,赛灵思也找到了它的用武之地。“在这个领域,我们定义自己的作用就是要让汽车和机器能够‘看见一切’。”Steve Glaser说。

专为驱动大趋势增长而量身定制得新型产品

  All Programmable SoC平台的优势就在于不但能把所有的传感器,包括雷达、激光、摄像头、夜视等都融合起来,完成实时图像识别与分析,实现最高性能功耗比,还具有复用和扩展优势,不像ASSP只能改变软件,没有办法改变I/O或者硬件。它们甚至还可以用可编程的I/O实现机器间,机器与云端之间任意的互联,并确保足够的安全性和保密性。

  自AlphaGo推出以来,机器学习正成为最热门的应用之一。Steve Glaser指出,未来,嵌入式视觉系统会越来越多的应用到机器学习,汽车就是最具代表性的一个行业。但现在98%-99%的视觉市场仍然以计算机视觉为主,今后5年内,机器学习的比例有望上升至20%。“机器学习需要训练和推理,FPGA主要用于推理的加速,这也是对计算性能和效率要求最多的领域,是FPGA的强项。”

  让机器安全可靠的互联

  以智能工厂、智能能源、智能城市与医疗为代表的工业物联网蕴藏着巨大的商机,来自Datawatch和GE的数据显示,上述领域通过智能每提高1%的效率,就可以帮助各个行业节省数百亿美元的成本。而赛灵思则预计其全可编程解决方案在5年内可以拥有总市值达25亿美元的市场。

嵌入式视觉

  “缩短上市时间、增强灵活性、提升效率这三点,是我们最常听到的用户需求。”Steve Glaser分析称,赛灵思的5大优势在于可以帮助用户进行传感器融合与分析,实现任意连接,具有最高精度的运动控制,可重用的All Programmable平台,以及仅采用单芯片的高度安全和保密平台。

  5G:实现任何频段、任何标准、任何网络的连接

  5G推出的意义不同于3G和4G,工业4.0、无人驾驶、虚拟现实、智能城市、数字医疗是其背后的推动力。“5G时代,网络容量将增加1000倍,带宽增加5倍,频段增加3倍,然而客户的产品却需要将功耗降低2倍,时延缩短5倍,上市时间变为原来的1/2,挑战相当巨大。”Steve Glaser认为只有全可编程的方案才能真正做到对设备商和运营商的支持,无论是不同的频率,还是不同标准间的相互兼容。赛灵思提供的数据显示,当前超过80%的5G测试设备和超过90%的Pre-5G部署,均基于赛灵思器件所打造。

  第五代移动电话行动通信标准,也称第五代移动通信技术,外语缩写:5G。也是4G之后的延伸,正在研究中。目前还没有任何电信公司或标准订定组织(像3GPP、WiMAX论坛及ITU-R)的公开规格或官方文件提到5G。

  5G发展状况

  2013年2月,欧盟宣布,将拨款5000万欧元。加快5G移动技术的发展,计划到2020年推出成熟的标准。

  2013年5月13日,韩国三星电子有限公司宣布,已成功开发第5代移动通信(5G)的核心技术,这一技术预计将于2020年开始推向商业化。该技术可在28GHz超高频段以每秒1Gbps以上的速度传送数据,且最长传送距离可达2公里。相比之下,当前的第四代长期演进(4GLTE)服务的传输速率仅为75Mbps。而此前这一传输瓶颈被业界普遍认为是一个技术难题,而三星电子则利用64个天线单元的自适应阵列传输技术破解了这一难题。与韩国目前4G技术的传送速度相比,5G技术预计可提供比4G长期演进(LTE)快100倍的速度。[2] 利用这一技术,下载一部高画质(HD)电影只需十秒钟。

  早在2009年,华为就已经展开了相关技术的早期研究,并在之后的几年里向外界展示了5G原型机基站。华为在2013年11月6日宣布将在2018年前投资6亿美元对5G的技术进行研发与创新,并预言在2020年用户会享受到20Gbps的商用5G移动网络。

  2014年5月8日,日本电信营运商 NTT DoCoMo 正式宣布将与 Ericsson、Nokia、Samsung 等六家厂商共同合作,开始测试凌驾现有 4G 网络 1000 倍网络承载能力的高速 5G 网络,传输速度可望提升至 10Gbps。预计在2015年展开户外测试,并期望于 2020 年开始运作。

  2015年3月1日,英国《每日邮报》报道,英国已成功研制5G网络,并进行100米内的传送数据测试,每秒数据传输高达125GB,是4G网络的6.5万倍,理论上1秒钟可下载30部电影,并称于2018年投入公众测试,2020年正式投入商用。

  2015年3月3日,欧盟数字经济和社会委员古泽·奥廷格正式公布了欧盟的5G公司合作愿景,力求确保欧洲在下一代移动技术全球标准中的话语权。奥廷格表示,5G公私合作愿景不仅涉及光纤、无线甚至卫星通信网络相互整合,还将利用软件定义网络(SDN )、网络功能虚拟化(NFV)、移动边缘计算(MEC)和雾计算(Fog Computing)等技术。在频谱领域,欧盟的5G公私合作愿景还将划定数百兆赫用于提升网络性能,60 GHz及更高频率的频段也将被纳入考虑。

  欧盟的5G网络将在2020年~2025年之间投入运营。

  2015年9月7日,美国移动运营商Verizon无线公司宣布,将从2016年开始试用5G网络,2017年在美国部分城市全面商用。

  我国5G技术研发试验将在2016-2018年进行,分为5G关键技术试验、5G技术方案验证和5G系统验证三个阶段实施。

  2016年3月,工信部副部长陈肇雄表示:5G是新一代移动通信技术发展的主要方向,是未来新一代信息基础设施的重要组成部分。与4G相比,不仅将进一步提升用户的网络体验,同时还将满足未来万物互联的应用需求。

  从用户体验看,5G具有更高的速率、更宽的带宽,预计5G网速将比4G提高10倍左右,只需要几秒即可下载一部高清电影,能够满足消费者对虚拟现实、超高清视频等更高的网络体验需求。

  从行业应用看,5G具有更高的可靠性,更低的时延,能够满足智能制造、自动驾驶等行业应用的特定需求,拓宽融合产业的发展空间,支撑经济社会创新发展。

  从发展态势看,5G目前还处于技术标准的研究阶段,今后几年4G还将保持主导地位、实现持续高速发展。但5G 有望2020 年正式商用。

Xilinx(赛灵思)简介

  Xilinx(赛灵思)是全球领先的可编程逻辑完整解决方案的供应商。Xilinx研发、制造并销售范围广泛的高级集成电路、软件设计工具以及作为预定义系统级功能的IP(Intellectual Property)核。客户使用Xilinx及其合作伙伴的自动化软件工具和IP核对器件进行编程,从而完成特定的逻辑操作。Xilinx公司成立于 1984年,Xilinx首创了现场可编程逻辑阵列(FPGA)这一创新性的技术,并于1985年首次推出商业化产品。眼下Xilinx满足了全世界对 FPGA产品一半以上的需求。Xilinx产品线还包括复杂可编程逻辑器件(CPLD)。在某些控制应用方面CPLD通常比FPGA速度快,但其提供的逻辑资源较少。Xilinx可编程逻辑解决方案缩短了电子设备制造商开发产品的时间并加快了产品面市的速度,从而减小了制造商的风险。与采用传统方法如固定逻辑门阵列相比,利用Xilinx可编程器件,客户可以更快地设计和验证他们的电路。而且,由于Xilinx器件是只需要进行编程的标准部件,客户不需要象采用固定逻辑芯片时那样等待样品或者付出巨额成本。Xilinx产品已经被广泛应用于从无线电话基站到DVD播放机的数字电子应用技术中。传统的半导体公司只有几百个客户,而Xilinx在全世界有7,500多家客户及50,000多个设计开端。其客户包括Alcatel,Cisco Systems,EMC,Ericsson,Fujitsu,Hewlett-Packard,IBM,Lucent Technologies,Motorola,NEC,Nokia,Nortel,Samsung,Siemens,Sony,Oracle以及Toshiba。

  主流芯片选型指导编辑

  主流PLD产品* XC9500 Flash工艺PLD,常见型号有XC9536,XC9572,XC95144等。型号后两位表示宏单元数量。* CoolRunner-II: 1.8v低功耗PLD产品

  FPGA芯片的组成1)可编程输入输出单元;2)基本可编程逻辑单元;3)完整的时钟管理;4)嵌入块式RAM;5)丰富的布线资源;6)内嵌的底层功能单元和专用硬件模块;CLB是FPGA内的基本逻辑单元。CLB的实际数量和特性会依器件的不同而不同,但是每个CLB都包含:一个可配置开关矩阵,此矩阵由4或6个输入、一些选型电路(多路复用器等)和触发器组成。开关矩阵是高度灵活的,可以对其进行配置以便处理组合逻辑、移位寄存器或RAM。在Xilinx公司的FPGA器件中,CLB由多个(一般为4个或2个)相同的Slice和附加逻辑构成。每个CLB模块不仅可以用于实现组合逻辑、时序逻辑,还可以配置为分布式RAM和分布式ROM。

  -FPGA内部结构(专用BRAM)· 输入通道:两个DDR寄存器· 输入通道:两个DDR寄存器· 输出通道:· 两个DDR寄存器· 两个三态使能DDR复用器· 独立的时钟和时钟使能,用于I和O· 共享置位和复位信号

  主流FPGA产品Xilinx的主流FPGA分为两大类,一种侧重低成本应用,容量中等,性能可以满足一般的逻辑设计要求,如Spartan系列;还有一种侧重于高性能应用,容量大,性能能满足各类高端应用,如Virtex系列,用户可以根据自己实际应用要求进行选择。 在性能可以满足的情况下,优先选择低成本器件。Spartan系列当前主流的芯片包括:Spartan-2,Spartan-2E,Spartan-3, Spartan-3A,Spartan-3E,Spartan-6等种类。1)Spartan-2最高可达20万系统门;2)Spartan-2E最高可达60万系统门;3)Spartan-3最高可达500万门;4)Spartan-3A和Spartan-3E不仅系统门数更大,还增强了大量的内嵌专用乘法器和专用块RAM资源,具备实现复杂数字信号处理和片上可编程系统的能力。5)Spartan-6系列的FPGA是Xilinx公司于2009年推出的新一代的FPGA芯片,该系列的芯片功耗低,容量大* Spartan-3/3L: 新一代FPGA产品,结构与VirtexII类似,全球第一款90nm工艺FPGA,1.2v内核,于2003年开始陆续推出。简评:成本低廉,总体性能指标不是很优秀,适合低成本应用场合,是Xilinx未来几年在低端FPGA市场上的主要产品,时下市场上中低容量型号很容易购买到,大容量相对少一些。* Spartan-3E:基于Spartan-3/3L,对性能和成本进一步优化* Spartan-6:xilinx最新推出的低成本FPGA眼下刚刚推出,很多型号还没有大批量生产。Virtex系列是Xilinx的高端产品,也是业界的顶级产品,Xilinx公司正是凭借Vitex系列产品赢得市场,从而获得FPGA供应商领头羊的地位。可以说Xilinx以其Virtex-6 、Virtex-5、Virtex-4、Virtex-II Pro和Virtex-II系列FPGA产品引领现场可编程门阵列行业。Virtex-4系列的FPGA采用了高级硅模组(AdvancedSilicon Modular Block,ASMBL)架构。ASMBL通过使用独特的基于列的结构,实现了支持多专门领域应用平台的概念。每列代表一个具有专门功能的硅子系统,如逻辑资源、存储器、I/O、DSP、处理、硬IP和混合信号等。Xilinx公司通过组合不同功能列,组装成面向特定应用类别的专门领域FPGA(与专用不同,专用是指一项单一应用)。4、Virtex-5、Virtex-6等种类。* Virtex-II:2002年推出,0.15um工艺,1.5v内核,大规模高端FPGA产品* Virtex-II pro: 基于VirtexII的结构,内部集成CPU和高速接口的FPGA产品* Virtex-4: xilinx最新一代高端FPGA产品,采用90nm工艺制造,包含三个子系列:面向逻辑密集的设计:Virtex-4 LX,面向高性能信号处理应用:Virtex-4 SX,面向高速串行连接和嵌入式处理应用:Virtex-4 FX。简评:各项指标比上一代VirtexII均有很大提高,获得2005年EDN杂志最佳产品称号,从2005年年底开始批量生产,将逐步取代VirtexII,VirtexII-Pro,是未来几年Xilinx在高端FPGA市场中的最重要的产品,* Virtex-5:65nm工艺的产品* Virtex-6:最新的高性能FPGA产品,45nm* Virtex-7:2011年推出的超高端FPGA产品。

  最新进展继Xilinx正式向外界发布其推出全球首颗28nm制程的Kintex-7后,不久前该公司又首次向外界详细披露了7系列四款芯片Artix-7、Kintex-7、Virtex-7和Zynq的有关细节,以及围绕7系列的开发资源。所有 7 系列 FPGA 均采用统一架构,工艺均为28nm,使客户在功能方面收放自如,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部署投资。该架构建立在大获成功的 Virtex-6 系列架构基础之上,旨在简化当前 Virtex-6 和Spartan-6 FPGA 设计方案的重用。此外,该架构还得到业经验证经的 EasyPath? FPGA成本降低解决方案的支持,可确保将成本降低 35%,且无需增量转换或工程投资,从而进一步提高了生产率。SAIC公司Cloudshield Technologies 负责系统架构的首席技术官 Andy Norton 指出:“赛灵思通过整合 6-LUT 架构并与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,一个新的一改固有思维模式的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,不仅可大幅提高生产率、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。由于先进的工艺技术让功耗和性能都得到了极大地进步,并在部分芯片中加入了A8处理器硬核,可以构建能更为强大的SOC。



责任编辑:Davia

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标签: 赛灵思 5G FPGA

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