賽靈思的 28nm平台以其業界領先的第四代針對應用的組合模塊 (ASMBL) 架構為基礎，並採用 Virtex-4 FPGA 系列率先推出的獨特列狀技術（columnar technology）。賽靈思在其經過驗證的Virtex-6 ASMBL架構、200 多項技術創新以及100 項新專利的強大基礎上，推出三款全新統一的28nm FPGA系列產品。所有這些新系列產品均採用相同架構建置模塊（邏輯架構、Block RAM、時脈技術、DSP單元與SelectIO技術），以不同比例組合，並針對不同應用進行最佳化，能滿足從最低到最高元件密度和功能需求。這種方法使我們能夠推出目前最完整的 28nm 可編程產品系列，其中包括業界功耗和成本最低的 Artix-7系列、業界性價比最高的 Kintex-7 系列，以及業界系統效能和容量最高的 Virtex-7系列。

相對於前代 FPGA 系列產品而言，Artix-7 FPGA 的功耗比 Spartan-6 FPGA 減少一半，成本降低 35%，面積也縮減一半；而 Kintex-7 FPGA以 Virtex-6 FPGA 一半的成本和功耗提供了與其相當的效能。此外，Virtex-7 FPGA 的密度達到 200 萬個邏輯單元，比前代或現有的任何 FPGA 密度都高，在降低一半功耗的情況下達到系統效能加倍的目標。賽靈思制定 EasyPath 成本降低計畫，可確保 Virtex-7 FPGA 用戶在無需增量轉換或工程投資的情況下還能將成本再降低 35%。開發人員可使用從低成本到超高階的多款統一 FPGA 產品系列，輕鬆滿足應用擴展需求，讓28nm產品系列支援各種系統效能、容量和成本要求，同時不超過系統功耗預算。

針對功耗、效能和可擴充性而最佳化

功耗是阻礙可編程邏輯向 ASIC 和 ASSP 的新應用和新市場擴展的關鍵因素。在消費領域，功耗預算會限制視訊解析度的提高和整合圖形處理特性，而功耗預算又是由可用電池使用壽命來決定。消費者家中使用的電器越來越多，將會造成城市用電負荷上升，這也催生了新的法規，要求電器製造商必須將功耗降低多達 40%。同時，用電成本上升，也將成為其設備運營的主要支出，這一點在大型基礎設施系統中尤其明顯。比方說，在有線通訊系統中，用電成本占運營支出多達四成。

《圖一 賽靈思統一FPGA系列》

賽靈思千方百計從製程、架構和軟體等不同角度降低功耗，使 7 系列 FPGA 產品比前代產品總功耗降低一半，靜態功耗銳減 65%。賽靈思從晶片製程技術開始著手，與台積電通力合作，共同定義最新 28nm高介電層金屬閘極 (HKMG) 製程技術，專為 FPGA 及其他核心邏輯元件進行最佳化，使其靜態功耗比標準 28nm 高效能製程降低一半，同時仍能滿足高強度應用的效能需求。賽靈思工程師還達到創新性架構增強，將核心邏輯和 I/O 的動態功耗均降低多達 30%。上述架構增強特性包括：認真選擇電晶體，以達到每個硬式模組功耗降低目標；以及添加低功耗 I/O 模式，以達到系統高頻寬並顯著降低功耗（其中包括客戶可選的 I/O 模式，在 I/O 閒置時進一步降低功耗）。對於希望進一步達到節能的賽靈思客戶而言，他們可用ISE 設計套件軟體版本來支援 28nm FPGA 系列所採用的智慧時脈閘控技術和第五代部分可重配置技術，將動態功耗再次降低 30%。此外，選用 0.9V Vcc低功率元件可將靜態功耗和動態功耗分別再降低 27% 和 20%。

賽靈思從 28nm製程技術方面降低功耗的方法主要以避免浪費電力為重點，可提高可用效能，尤其是可將超高階產品的DSP 效能提升至 2.37 TMAC，讓 200 萬個邏輯單元的時脈速度都高達 600 MHz，而且高速連接效能高達2.4 Tbps。賽靈思對所有 FPGA元件進行改進，以促進系統效能提升，並透過相互平衡達到前所未有的超高效能，包括邏輯容量擴大 2.5 倍，以能夠並行運行更多計算，而且 DSP 的內部核心訊號或資料處理能力提升 1.9 倍。就內部資料緩衝而言，7 系列的內部 BRAM 增加 1.7 倍，閒置時可以關閉，從而達到節能目標。就外部記憶體介面而言，DDR3 效能比 Virtex-6 FPGA多一倍，達到2,133 Mbps，成為 FPGA 業界的最高效能。事實上，整體 I/O 傳輸量以達到前所未有的高，相對於前代產品而言，並行頻寬提升 1.2 倍，序列頻寬提升 1.6 倍，I/O速度超過 1.9 Tbps。此外，賽靈思還增加嵌入式序列收發器的數量，提升其效能，線速高達 13.1Gbps，且單個 FPGA 能支援多達 80 個收發器。

賽靈思統一 28nm 架構的可擴充性使開發人員能夠針對應用進行資源適當組合，充分而高效地發揮所有功能，從而讓設計方案在功能方面可根據需要收放自如，既可降低功耗和成本，又能大幅提升效能。統一架構不僅支援三款全新 28nm FPGA 系列間的轉移，而且還簡化從上一代賽靈思 FPGA 中轉移設計方案的工作。由於 28nm 架構的 FPGA 元件源自 Virtex-6 系列，因此設計人員現在就能用 Virtex-6 和 Spartan-6 FPGA 開始設計工作，而且能確保目前的設計方案能轉移到 7 系列 FPGA 上。系統製造商還能利用其專有 IP投資的效益，快速擴展產品系列，提供具有更高效能或更低成本的產品，從而滿足相鄰市場需求。賽靈思及其第三方 IP核心供應商還能在整個 28nm 產品系列上更迅速地建置豐富的IP，及更快地回應於更大規模 FPGA 開發生態系統的要求。賽靈思及其生態系統合作夥伴共同建置 28nm 特定設計平台，將 IP 核心、參考設計、開發工具和樣本整合到完整套件中，以幫助賽靈思客戶降低成本，縮短開發時間，更順利地建置可編程解決方案，支援更多不同類型應用，並滿足從低成本到超高階系統的各種要求。這對今後發展至關重要。

Artix-7 FPGA 系列

Artix-7系列提供業界最低功耗、最低成本的 FPGA，採用小型化封裝以及 Virtex 架構增強技術，能滿足小型化量產產品市場需求，這也正是之前 ASSP、ASIC 和低成本FPGA 所針對的市場領域。Artix-7 元件的密度從 2 萬到 35.5萬個邏輯單元不等，比Spartan-6 FPGA 速度快 30%，功耗降低一半，且價格也降低 35%。設計人員從Spartan-6 FPGA 轉移到 Artix-7 元件，可將靜態功耗降低多達 85%，動態功耗則降低多達 35%。其主要特性包括支援高達 3.75 Gbps 線速的 GPT 序列收發器、支援 3.3 V、連接到傳統元件的 I/O，以及最低功耗的線焊封裝，此外也可選尺寸最小的晶片級封裝和1.0mm球間距的低成本 PCB 製造封裝。

Artix-7 FPGA既能滿足電池供電的可攜式超音波設備的低功耗高效能需求（功耗不到 2W），又能滿足高階商用數位相機鏡頭控制和供電電壓為12V的新一代車載資訊娛樂系統的小型、低功耗要求，還能滿足軍用航空電子和通訊設備嚴格的 SWAP-C（大小、重量、功耗和成本）要求。

Kintex-7 FPGA 系列

Kintex-7 系列是一種新產品，能以不到一半價格獲得 Virtex-6 FPGA 的效能，性價比加倍，而且功耗減少一半，為高階功能提供平衡最佳化的配置。這種高度最佳化的產品旨在用於低成本訊號處理，其提供豐富的 DSP單元、內部記憶體和 10.3 Gbps 的 GTX 序列收發器，且價格極富吸引力，非常適用於中等密度的應用需求。Kintex-7 FPGA 的邏輯密度從3 萬到 40萬邏輯單元不等，效能比 Artix-7 FPGA 高 40%，與 Virtex-6 FPGA 相當，速度比 Spartan-6 FPGA 提高 70%。

Kintex-7 FPGA 提供低功耗高效能的訊號處理能力，理想適用於長期演進 (LTE) 無線電和基頻子系統的達到。第五代部分重配置技術進一步降低功耗和成本，能廣泛應用於femtocell微型蜂巢式基地台、pico基地台和主流基地台中。上述產品的序列連接功能、記憶體和邏輯效能也非常適用於量產的有線通訊設備，如 10G 無源光網路 (PON) 光線路終端 (OLT) 線路卡，可為家庭社區提供高速網路。

《圖二 First Kintex-7 Devic》

此外，Kintex-7 FPGA 不僅能幫助開發人員滿足消費電子市場中高畫質3D 平板顯示器嚴格的成本和功耗要求，而且還可以提供支援新一代廣播視訊點播系統的IP 視訊橋接器所需的高頻寬和性價比，以及軍用航空和可攜式超聲波設備所需的高效能圖形處理能力，以支援多達 128 個高解析度通道。

Virtex-7 FPGA 系列

與Virtex-6 FPGA 相比，Virtex-7 系列的系統效能加倍，功耗降低一半，速度提升30%，從而將此一業界最成功的 FPGA 架構推到更高的地位。該系列產品針對通訊系統進行最佳化，以最大型的 FPGA 支援最高效能和最高頻寬序列連接功能。Virtex-7 系列包含 Virtex-7T 和 Virtex-7XT 兩個子系列產品，屬於超高階產品之列，在嵌入式收發器、DSP 單元、記憶體模組和高速 I/O 的數量與效能方面將 FPGA 技術發揮到極致，為業界樹立新的基準。

Virtex-7T 元件提供多達 36 個 10.3 Gbps GTX 序列收發器，具有超高階邏輯容量（邏輯單元多達 200 萬個），而且達到業界最高的並行 I/O 頻寬（SelectIO™ 針腳多達 1200個）。這種 I/O 配置提供最大量的 72 位 DDR3 記憶體並行 bank，支援 2,133 Mbps效能。Virtex-7XT 產品將功能進一步擴展，其單個 FPGA 就能達到最高序列頻寬，不僅可提供多達 72 個速度達 10.3 Gbps 的 GTH 收發器，或 80 個 GTH 和 GTX 收發器（其中24 個運行速度為 13.1 Gbps，另外 56 個運行速度為 10.3 Gbps），而且還具有更高的DSP到邏輯比 (DSP-to-logic ratio)，可達到更高傳輸量，支援多達 3,960 個 600 MHz 的 DSP單元，總效能達 4.7 TMAC。此外，7XT FPGA 還有更出色的晶片內建BRAM到邏輯比，高達 65 MB，可滿足低延遲資料緩衝要求。賽靈思將在本系列中增加具備 28 Gbps 收發器的產品，具體情況將稍後披露。

Virtex-7 FPGA 旨在滿足最高效能無線、有線和廣播基礎設施子系統的需求。Virtex-7 FPGA 的 TeraMACC 訊號處理能力支援 400G 橋接和交換結構有線通訊、高級雷達和高效能計算系統。產品開發人員可用單個 FPGA 的 100GE 線路卡建置方案取代 ASIC 和多晶片組 ASSP 解決方案，以增加頻寬，從而滿足整合式多工器/轉發器應用中100GB 光傳輸網路 (OTN) 複用轉發器、300G Interlaken 橋接器以及 400G 光網卡的需求。此外，這種超高階產品還提供建置新一代測試測量設備所需的邏輯密度、效能和 I/O 頻寬。如果系統確實需要採用 ASIC，那麼 Virtex-7 FPGA 可幫助設計人員在原型設計和模擬階段減少元件數量，從而降低成本，減少互連/設計的複雜性。

新一代特定設計平台

最新28nm FPGA 系列產品為賽靈思新一代特定設計平台奠定堅實的晶片基礎，可加速創新，降低開發系統的成本與系統功耗，並提高頻寬和效能。與量產型 40nm Virtex-6 和 45nm Spartan-6 FPGA 系列同步首次推出的賽靈思特定設計平台策略為系統設計人員提供更簡單、更智慧的設計方法，幫助他們透過整合 FPGA 元件、設計工具、IP、開發套件和特定參考設計這五大關鍵設計元素快速而高效建立地 FPGA 晶片內建系統解決方案。增強型設計環境不僅提高效率和生產力，具有更龐大的 AMBA4/AXI4 互聯 IP 生態系統，能滿足隨插即用設計需求，而且還提供針對特定市場不斷發展的的特定參考設計。上述最新發展使賽靈思客戶能在針對新一代應用過渡28nm 平台過程中，繼續集中精力做好差異化工作。