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当珠比椟便宜--解读XILINX的7系列28nm  

2013-01-18 17:48:46|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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买椟还珠的故事,大家一定不陌生。 如果把芯片内部最值钱和最有技术含量的那个硅片比喻为珍珠的话, 芯片外面的封装,包括管脚,就可以比喻为椟了。

搞芯片的,无不以能设计出皇冠上的那颗明珠而自豪, 如果有人说自己是搞封装的,多半会被人觉得是芯片行业的非主流。 

然而,有个叫戈登摩尔的人,搞出来一个摩尔定律,明确提出,同样的珍珠,价格, 每隔18个月减半。(本文由OpenHW.org 的Kevin原创,转载请注明)。芯片的来源,归根到底,是取之不竭的沙子,而封装,管脚这些东西,可是要实实在在地消耗铜,金,稀有金属等资源。 因此,封装的成本降低的速度,远远小于摩尔定律的速度。 这样,如果椟的价格不变的话,珍珠的价格总有一天会比椟还便宜,没办法,再贵的价格,被2除了n次, 都会很便宜。  

封装也有贵的和便宜的之分。 管脚越多越贵,对散热要求越高越贵。  因此,想要做到封装也便宜,功耗小是基本要求。 

 

1998年XILINX开始开发低价格系列芯片Spartan的时候,就是多管齐下降低成本,以Virtex系列芯片为蓝本,通过降低硅片的复杂性,控制容量,管脚的数量,功耗,封装形式等,获得低成本。 在1998年,硅片的成本在整个芯片的成本中站主导份额,因此,XILINX花大力气设计新的简化的硅片内部结构,降低硅片的复杂性,缩小裸片(Die)的尺寸,可以大大降低整个芯片的成本,成就了后面10多年低成本FPGA系列Spartan的一段传奇。 
 
到了2010年, XILINX 7系列发布的时候,工艺节点已经走到了28nm,  这时, 对一个较小小容量的FPGA来说, 裸片(Die)的成本, 已经与封装的成本相当甚至更低。这时,花掉那么多精力,专门为降低成本而在芯片设计上下功夫,最后die上的成本省下来几个美分,显然是不合算的, 还不如用同样的结构,下功夫降低功耗,然后用更低成本的封装,获得芯片总体的低成本。 
 
在这个思路下, XILINX的7系列,统一构架FPGA就横空出世了。  虽然名字变成了三个, Artix-7,Kintex-7 ,  Virtex-7,但内部的结构,时钟,速度,等等统统基于一个构架,也就是基于Virtex系列的ASMBL技术构架。不同的仅仅是内部功能组合,从而服务不同市场。
 
由于HKMG工艺的应用,使得功耗大大降低,这样,作为7系列中最便宜的器件, Artix-7 系列,利用低功耗的优势,就可以大胆地采用更低成本的小型封装,这样,使得椟和珠都便宜很多,从而达到超低价格,冲击更广大的ASIC和ASIP市场。 
 
而Kintex-7,由于不含有最昂贵的收发器,在目前主流的10G串行收发器上的应用,做到了高性能,低价格。
 
当然,Virtex-7延续了传统的Virtex 系列的高贵血统,以业界最高速度,最高密度,继续称霸高端市场。 
 
虽然摩尔定律仍象往常一样在继续,但量变引起质变, 业界的许多思维模式都需要改变。当摩尔定律最终终结的时候,可能业界最活跃的领域是封装业。  其实,目前在手机中,大量采用了各种堆叠封装技术,就是这个趋势的征兆之一。
 
就像当年XILINX发明了FPGA,发明了Fabless商业模式一样, XILINX的统一构架,再一次在恰当的历史转折点,做了正确的事。
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