10AX027H4F34I3SG ALTERA 可编程逻辑器件

10AX027H4F34I3SG  ALTERA 可编程逻辑器件 

概述：

10系列的FPGA是Altera最新一代的FPGA，其中Arria系列是Altera的中端系列，更注重性价比，Stratix系列是Altera高端定位的FPGA，具有更好的性能。Arria10系列的产品已经量产并且上市，

为了解决FPGA浮点运算的问题，Altera在其Arria10系列的产品中推出了业界第一款带浮点硬核的FPGA。相比于用逻辑资源和整形运算单元组合成的浮点运算软核，固化在FPGA内的硬核经过优化与定制，具有更强的性能。以Arria10GX1150这款FPGA为例，其内部具有1500个以上的浮点硬核，同系列FPGA最高浮点性能可以达到1.5TFLOPS。在Stratix10系列的FPGA中，DSP数量最多可达5000个以上。

在传统的FPGA中，时钟频率受限于关键路径，有限的资源导致的布线拥塞会使得信号在关键路径上的时延增加，从而降低了时钟频率。通过时序重排的方法理论上可以一定程度上解决时序问题，但是使用这种方法需要依赖额外的寄存器，但寄存器的数量是有限的且位置固定，这使得时序重排的方法只能发挥有限的作用。Stratix10 FPGA采用HyperFlex架构，在这种架构中，FPGA内部增加了大量的可旁路寄存器，在这些旁路寄存器的帮助下，时序重排方法可以最大程度地发挥作用，较少信号在关键路径上的延时，从而提高FPGA的时钟频率。在Stratix10的时钟频率相较于传统的FPGA可以提高2倍以上。结合5000+的浮点DSP，Stratix10的单精度浮点性能可达10TFLOPS。

由于FPGA片上存储资源很少，通常需要通过外挂DDR的方法解决存储资源不足的问题，在这种情况下，访问带宽往往成为瓶颈。Stratix10采用SiP技术，将HBM(High Bandwidth Memory)和FPGA封装到一起，在这种结构中，存储资源从片外到了封装内，从板内互联变成封装内互联，大幅度提高了FPGA访存的带宽，和传统的外挂DDR相比，Stratix10的访存带宽可以提高10倍。

工艺

Intel并购Altera后，Stratix10系列的FPGA将使用Intel 14nm的工艺。在14nm工艺中FPGA资源的密度更高，单位面积上集成的资源会更多。同时，作为IC界的老大，Intel的半导体工艺非常成熟，成熟的工艺也使得流片的良率提高，降低FPGA的成本。同时，Stratix10可以支持更低的供电电压，在Intel的工艺中FPGA的半导体参数也可以进一步调优，更低的电压和更优的参数会使Stratix10的功耗进一步降低。低成本和低功耗进一步增强了FPGA在计算的性能价格比方面的优势。

除了上述的特性之外，Altera还对未来FPGA的规划了智能特性。比如，传统的FPGA在下栽和调试时依赖很多现场操作。而未来的FPGA会具有远程控制和调试的功能，便于对FPGA进行远程原理，增强了FPGA的可运维性。同时，FPGA将来还可以支持资源监控的功能，比如监控DDR带宽，cache miss等。

从此次Intel介绍的FPGA未来的技术路线上可以看出，Intel携手Altera投入了大量的资源，非常有针对性地对FPGA当前的弱点进行了弥补。Stratix10系列的FPGA非常值得我们期待。

Intel并购Altera后，另一大亮点是Intel将推出CPU+FPGA架构的硬件平台，本次大会Intel也为我们带来了该平台的最新介绍。该平台预计于2017年量产，届时，一片Skylake架构的Xeon CPU和一片Stratix10的FPGA将“合二为一”，在流片时就将两者集成在一起，彻底打破两者之间的界限，使FPGA获得高带宽、低延迟的数据通路，这使得FPGA能够更紧密地为CPU提供加速功能。在这种形态中，FPGA加速核不再作为外部设备，而是本身就成为了CPU的一部分，更够更友好地被CPU开发者利用，甚至在未来，CPU地开发者都不必“感知”到FPGA的存在就可以充分利用FPGA来加速自己的业务。

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