作者 | ZeR0
编辑 | 漠影
芯东西3月5日报道，AMD今日宣布推出发布AMD成本优化型FPGA和自适应SoC产品组合的最新成员——AMD Spartan Ultrascale+ FPGA系列。
该系列器件采用16nm FinFET技术和硬化连接，能为边缘端各种I/O密集型应用提供成本效益与高能效性能，相较前代产品总功耗可降低30%，同时涵盖AMD成本优化型产品组合中最强大的安全功能集。
客户已将Spartan FPGA用于医疗行业解决方案设计，如自动体外除颤仪和手术机器人等，并在宇宙探索方面用于打造火星探测仪。一些针对基本物理定律开展的科研活动也用到此类产品。
AMD还披露了整个产品系列器件的产品表，可以看到其密度范围从1.1万个逻辑单元到21.8万个逻辑单元。其中，小型化器件通常有非常高的I/O逻辑比，适用于I/O扩展和板卡管理等应用；大型器件会增加更多的高速串行收发器、片上内存，还有硬化IP、DDR内存控制器和PCIe，以用于边缘设备、传感和控制等应用。
AMD Spartan UltraScale+ FPGA系列样片和评估套件预计于2025年上半年问世。文档现已推出，并于2024年第四季度自AMD Vivado设计套件开始提供工具支持。
一、成本优化型FPGA市场呈现三个重要趋势
AMD自适应和嵌入式计算事业部成本优化型芯片营销高级经理Rob Bauer谈道，Spartan FPGA将很多前瞻性的产品特性与较小型化器件的尺寸规格、较低的密度和较优化的成本进行了出色结合。
据他分享，成本优化型FPGA和成本优化型解决方案有三个重要趋势：
1、边缘连接设备与传感器需求持续激增，部署增加，预计到2028年物联网设备数量将增加1倍以上，将推动产生对高I/O数量器件的需求，以及对边缘端安全解决方案的需求。
2、人才短缺。据IBS预测，全球设计工程师短缺的缺口约为30%，现阶段需要最大限度提高开发人员的效率。
3、相关终端市场和应用的持续需求，要求有较长效的生命周期和稳定的供应链。供应商的选择是决定项目投资回报率的关键。
应对这些趋势，Spartan UltraScale+ FPGA系列针对边缘端进行了优化，提供了高数量I/O和灵活的接口、低功耗以及领先的安全功能，使得FPGA能与多个器件或系统无缝集成并高效连接，以应对传感器和连接设备的爆炸式增长。
二、针对边缘端进行优化，拥有高I/O数量、低功耗、领先的安全功能
Spartan UltraScale+ FPGA系列产品采用经成熟验证的16nm FinFET制程工艺，相比前代28nm Artix 7系列预计可降低多达30%的功耗。对于集成硬化IP的大型器件来讲，其能够将接口连接功耗降低多达60%。
该系列在整个互联工艺效能方面可实现大约1.9倍的架构性能提升。这使得客户在跑设计时有更高的时钟频率，能够节约相关资源，使其设计可以在更小型化的卡和器件上来开展，进而降低功耗。
此外，通过对DDR内存、PCIe等相关互联IP进行硬化，其逻辑单元能够更好运行，进一步实现接口效率的提升与功耗的降低。片上内存总数也有所增加，支持UltraRAM存储，同时有更快的收发器速度，高达16.3Gb/s。PCIe4硬化后数字信号处理速度可以多达384个DSP48E2块。
在基于28nm及以下制程技术构建的FPGA领域，Spartan UltraScale+ FPGA系列提供了业界极高的I/O逻辑单元比。该系列提供了3种不同类型的灵活I/O接口，可支持多达572个I/O、3.3V电压、3.2G MIPI D-PHY协议，能够为边缘传感和控制应用实现任意连接。
该系列产品设计更好地促进了接口的连接，特别是在低密度端，有非常高的I/O逻辑单元比；在高密度端，不仅I/O选择多样化，而且具备很高的灵活性，可实现任意连接。
每个逻辑的I/O相比上一代器件更多，意味着客户相当于能在更小的器件上实现更多功能，同时降低所占的面积、体积及功耗，实现成本节约。
采用LPDDR4和LPDDR5硬化的内存控制器，能够进一步支持4.2G的速度。同时其整个规格尺寸可微缩至10×10毫米，能够为超紧凑的占板空间提供高I/O密度。
安全性方面，该产品提供了AMD成本优化型FPGA中最多的安全功能，包括支持后量子密码技术（PQC）的先进IP保护、防篡改功能等，并能够进一步减少单事件干扰（SEU）造成的威胁，最大限度延长正常运行时间。
三、提供统一设计工具，加快产品上市流程
AMD FPGA和自适应SoC全产品组合由AMD Vivado设计套件和Vitis统一软件平台提供支持。
当前软件行业有非常多样化的供应商和不同工具，AMD希望给客户提供一套统一的端到端设计工具，适用于所有FPGA产品组合和从设计到验证的整个设计全生命周期，在这个过程中帮助硬件与软件开发人员提高工作效率。
自2009年起，AMD已经推出了五代成本优化型的FPGA系列产品，为其客户提供了广泛的选择。AMD新一代产品设计同样计划支持超过15年的产品生命周期，覆盖在工业、医疗等多个行业的应用。
在可行情况下，AMD会与供应商合作，进一步拓展其产品使用周期。例如最近对于28nm 7系列FPGA和自适应SoC器件，AMD通过跟供应商合作将该系列的使用周期延长到了2035年。
就供应稳定性而言，AMD在FPGA市场上深耕近40年，出货量达到数十亿件，有稳健支持客户全生命周期需求的历史，以及15年以上使用寿命的业界标准支持。
结语：产品组合提供可扩展性，承诺长生命周期支持
总体来看，AMD FPGA的核心优势在于拥有从成本优化型FPGA到中端及高端产品的广泛产品组合，以及经过长期验证的工具和长期供应稳定性，这样的丰富产品组合提供了可扩展性。在近40年深耕FPGA市场的基础与出货量达到数十亿器件的基础上，AMD长期承诺对于成本优化型FPGA产品提供长生命周期的支持。
新推出的Spartan Ultrascale+ FPGA系列产品专为新一代边缘设备和传感器接口而设计，适合做实际物理接口配套以及数据预处理、实时格式化、信号调节和数据进入推理引擎前的一些过滤，进一步扩大了AMD FPGA产品组合的优势。同时AMD不断优化其配套工具，来尽可能提升开发人员的工作效能。
